电网动态无功补偿技术若干问题研究

论文摘要

无功功率平衡是保证电力系统电能质量、降低电网损耗以及安全运行所不可缺少的部分。合理的无功补偿可以改善供电系统的稳定性,抑制电压跌落和系统的过电压,提高电网的功率因数。随着电力系统的发展,对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。目前使用的补偿装置大多采用固定电容器补偿或者分组投切电容器补偿,响应速度有限并目补偿容量有跳变,难以满足无功功率快速准确补偿的要求。因此如何快速有效的进行无功补偿是电力系统行业的重要研究课题之一。本文介绍了无功补偿的目的和意义,阐述了国内外无功补偿的现状与发展趋势。本文分析了无功补偿原理及补偿接线方式,讨论了几种不同负荷情况下电网最佳补偿点的位置及容量配置的问题。采用目前主流的TSC型无功装置,通过变压器降压接入的方式来解决在高电压等级需要多个晶闸管串联均压问题。分析了投切方式以及投切时对电容涌流、谐波的影响。另外还介绍了系统变量的检测与算法,分析几种无功补偿的投切判据。最后,本文通过软件MATLAB/Simulink对装置进行了仿真研究,仿真结果表明该装置可以有效的对系统无功进行补偿。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 无功补偿研究背景和意义
• 1.2 无功补偿的作用
• 1.2.1 提高电力系统的功率因数
• 1.2.2 改善设备利用率
• 1.2.3 减少电压损失
• 1.2.4 减少线路损失
• 1.2.5 提高电力网的传输能力
• 1.3 无功补偿装置的发展概况
• 1.3.1 无功补偿装置的分类
• 1.3.2 无功功率补偿装置的发展概况
• 1.4 无功功率补偿技术现状及发展趋势
• 1.5 本课题主要研究内容
• 1.6 本章小节
• 2 TSC型无功补偿
• 2.1 无功补偿基本原理
• 2.2 TSC型无功补偿装置的构成
• 2.3 TSC型无功补偿基本原理
• 2.3.1 TSC型无功补偿模型分析
• 2.4 本章小节
• 3 无功补偿电容器的选择
• 3.1 无功补偿方式及容量确定
• 3.2 无功补偿容量和补偿位置优化方法
• 3.2.1 按线损最少确定补偿容量
• 3.2.2 按年运行费用最少确定补偿容量
• 3.2.3 按年支出费用最少确定补偿容量
• 3.2.4 无功负荷均匀分布时补偿容量和补偿位置的确定策略
• 3.3 无功功率补偿电容器的有关研究
• 3.3.1 补偿电容器接线方式的研究
• 3.3.2 补偿电容器分组方法的研究
• 3.3.3 补偿电容器的保护及放电装置
• 3.4 本章小节
• 4 TSC的控制系统
• 4.1 系统变量的检测与算法
• 4.2 无功补偿投切判据分析
• 4.2.1 功率因数作为投切判据
• 4.2.2 无功功率作为投切判据
• 4.2.3 复合投切判据
• 4.3 投切开关的选择
• 4.4 投入时刻对电容涌流的影响
• 4.4.1 电流过零时刻投入
• 4.4.2 电压过零时刻投入
• 4.5 电容器谐波电流放大
• 4.6 本章小节
• 5 系统仿真研究
• 5.1 仿真软件简介
• 5.2 TSC系统仿真
• 5.2.1 系统总体设计
• 5.2.2 无功功率计算模块
• 5.2.3 电容投切模块
• 5.2.4 过零触发脉冲产生模块
• 5.2.5 仿真波形
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步的研究设想
• 参考文献
• 作者简历