優(yōu)化SVC調(diào)節(jié)功能的新策略

鄭建生

摘 要：隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，SVC（靜止無功補償裝置）在電網(wǎng)中也得到更多的應(yīng)用。SVC裝置根據(jù)電力系統(tǒng)中電壓變化，快速投退無功補償裝置，對電力系統(tǒng)電壓進行有效的控制。由于SVC裝置的參考電壓只能以500kV或者220kV母線電壓為參照，二者往往不能兼顧，造成一方電壓越限的情況。文章根據(jù)某500kV變電站的運行經(jīng)驗，對SVC控制策略和控制方式進行優(yōu)化，使得各個等級的電壓都能滿足運行要求，更好地發(fā)揮SVC的調(diào)節(jié)作用。

關(guān)鍵詞：SVC；無功調(diào)節(jié)；死區(qū)電壓

1 概述

SVC是一種典型的柔性交流輸電裝置。該裝置應(yīng)用于電網(wǎng)，能實現(xiàn)調(diào)相調(diào)壓功能，提高線路的輸送能力，提高穩(wěn)定運行水平，改善電能質(zhì)量。

2 SVC的作用

2.1 SVC

SVC是靜止無功補償器的簡稱，它通過并聯(lián)的無功回路發(fā)生或吸收無功功率，其無功輸出被控制變化以維持或控制電力系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)（如電壓等）。靜止這一詞表明設(shè)備主要元件不運動或不旋轉(zhuǎn)。

2.2 SVC的功能

（1）對電力系統(tǒng)電壓進行有效的控制。SVC通過對母線的控制，實現(xiàn)增強電壓穩(wěn)定的功能。（2）增加已有和新建輸電系統(tǒng)的有功功率傳輸能力。電力系統(tǒng)有功功率傳送容量一般受到系統(tǒng)的運行電壓和系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)移電抗的限制。如果在輸電線路上面加裝SVC，由于SVC在連接點支撐電壓的能力從而使輸電容量大大的增加。（3）提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限。當(dāng)系統(tǒng)加裝SVC以后，對于同樣的傳輸水平，有較大的減速能量用于恢復(fù)轉(zhuǎn)子到穩(wěn)定狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限。（4）增加功率振蕩的阻尼。在電力系統(tǒng)中由系統(tǒng)故障、負荷突降、嚴(yán)重事故投切等所引起的大擾動相對較少，而正常負荷變化和運行操作所引起的小擾動要頻繁的多。此類擾動引起電機械振蕩，它們通常由發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼電路和與發(fā)電機勵磁系統(tǒng)在一起的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器所阻尼。但是無阻尼功率振蕩會導(dǎo)致持續(xù)電壓和功率搖擺，甚至于發(fā)電機之間會失去同步。加裝SVC后，也就是設(shè)置了連續(xù)控制的快速反應(yīng)無功補償，可以改進系統(tǒng)的阻尼特性。

3 SVC組成及工作過程

3.1 SVC裝置組成

某500kV變電站SVC裝置于2008年投入運行。包括：1組120Mvar TCR、1組60Mvar 3次交流濾波器、1組60Mvar固定補償電容器。接于#1主變壓器35kV母線。

（1）TCR回路主要由SF6高壓斷路器、隔離開關(guān)、相控電抗器、晶閘管閥組、氧化鋅避雷器、電流互感器等組成。為進行TCR閥組的冷卻，配有水冷系統(tǒng)一套。（2）濾波回路主要由SF6高壓斷路器、隔離開關(guān)、濾波電容器、濾波電抗器、氧化鋅避雷器、電流互感器等組成。

3.2 SVC工作過程

（1）SVC調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是將電力系統(tǒng)的電壓、電流信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心單元，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后被CPU讀取，由CPU進行計算，獲得AB、BC、CA三相觸發(fā)角，并以光脈沖的形式發(fā)出。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件包括DSP板、觸發(fā)板、電壓同步板、電壓電流調(diào)理板和電源板。（2）500kV三相電壓、220kV三相電壓、35kV三相電壓以及晶閘管控制電抗器線電流經(jīng)過PT、CT變換后輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)，再經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換形成小電壓信號，進入DSP板，在DSP板內(nèi)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，DSP以高速的計算速度，進行各種計算，通過傳遞函數(shù)和線形化查表計算，獲得晶閘管觸發(fā)角度計算值，電容器投切值，6相晶閘管觸發(fā)角以光脈沖的形式發(fā)出，并通過CAN通訊線向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出電容器自動投切命令。

3.3 SVC調(diào)節(jié)策略

（1）SVC控制系統(tǒng)的控制策略包含兩部分：穩(wěn)態(tài)無功電壓控制、暫態(tài)穩(wěn)定和阻尼控制，即常規(guī)的無功電壓控制和TCR控制兩部分?？刂撇呗曰驹瓌t：在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，充分利用開關(guān)投切并聯(lián)電容器、濾波支路進行補償，使某站500kV母線電壓趨向目標(biāo)電壓值。（2）穩(wěn)態(tài)控制：穩(wěn)態(tài)調(diào)壓的目標(biāo)是500kV母線電壓，控制輸入量為500kV電壓。由調(diào)度下發(fā)500kV電壓控制曲線，SVC控制系統(tǒng)自動跟蹤執(zhí)行。電壓控制曲線輸入方式為理想控制電壓加死區(qū)的方式設(shè)定，每日最多可輸入5個時間段的電壓控制區(qū)間。死區(qū)范圍內(nèi)不進行無功設(shè)備的控制。若原電壓控制上限為530kV，下限為520kV，則可輸入電壓控制線525kV，死區(qū)可輸入3-5kV，為防止投切振蕩，死區(qū)設(shè)定建議大于3kV。較小的死區(qū)設(shè)定值可以獲得更好的電壓控制效果，但可能造成無功支路調(diào)節(jié)過于頻繁。SVC穩(wěn)態(tài)控制策略中對兩次操作的時間間隔設(shè)定為10min。（3）暫態(tài)控制：SVC暫態(tài)控制以電壓的偏差量和線路輸送功率的偏差作為控制系統(tǒng)的輸入量。通常有功潮流作為輸入偏差更能反映SVC安裝所在系統(tǒng)的功角振蕩情況，有功的偏差經(jīng)過測量計算延時、控制Washout環(huán)節(jié)，兩個移相環(huán)節(jié)，給出無功補償偏差量。

4 SVC運行中存在的問題

該500kV變電站SVC運行過程中，當(dāng)500kV聯(lián)絡(luò)線負荷較重時， 該站500kV母線電壓較控制電壓低，導(dǎo)致SVC裝置經(jīng)常自動切除電抗器投入電容器，導(dǎo)致220kV母線電壓頻繁超上限發(fā)生。而該站220kV母線電壓為市調(diào)電壓監(jiān)測考核點，電壓超限不僅影響電壓合格指標(biāo)，同時會影響220kV出線所連接變電站的電壓控制。如表1所示。

采用SVC裝置調(diào)節(jié)無功補償裝置時，在系統(tǒng)負荷由峰值變?yōu)楣戎祷蚬戎底優(yōu)榉逯禃r，因為其兩次動作間隔時間為10分鐘，且死區(qū)電壓設(shè)置為2kV，不能根據(jù)系統(tǒng)負荷變化對電壓作出及時響應(yīng)調(diào)節(jié)，也會導(dǎo)致220kV母線電壓短時超限。

5 解決方案

因該500kV變電站無功補償裝置由SVC根據(jù)500kV母線電壓情況自動調(diào)節(jié)，應(yīng)在保證500kV母線電壓合格的同時兼顧220kV母線電壓。將500kV母線電壓控制曲線降低至少2kV，可保證220kV母線電壓不超上限。修改SVC裝置定值，將死區(qū)電壓設(shè)置為1.5 kV，兩次動作間隔時間為5分鐘，可使SVC裝置能根據(jù)系統(tǒng)負荷變化對電壓作出及時響應(yīng)調(diào)節(jié)，在避免220kV母線電壓短時超限的同時滿足逆調(diào)壓的要求。該500kV變電站按照上述方案對500kV母線電壓控制曲線及SVC裝置定值進行了修改。修改后通過運行觀察，500kV母線電壓及220kV母線電壓均保持在合格區(qū)間內(nèi)，且滿足逆調(diào)壓的要求。

6 結(jié)束語

SVC根據(jù)電力系統(tǒng)中電壓變化，快速投退無功補償裝置，對電力系統(tǒng)電壓進行有效的控制，保證電壓在合理區(qū)間內(nèi)。在實際運行工作中，可以通過修改SVC裝置定值及500kV母線電壓控制曲線等方法，對SVC控制策略和控制方式進行優(yōu)化，使得各個等級的電壓都能滿足運行要求，更好地發(fā)揮了SVC的調(diào)節(jié)作用。

參考文獻

[1]PES-2000系列靜止無功補償器（SVC）裝置技術(shù)說明書[Z].

[2]變電運行技術(shù)問答[Z].

[3]電力系統(tǒng)運行分析[Z].