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1、 第2 7卷第 10 期0珊 7 年10月 电 力自 动化议备E le c trie P o 叭 er A u tO m 川 io nE q u i p me n tVol.2 7N o.1 0 0 e t 2 0 0 7电力系统输电通道大容量静止无功 补 偿 系 统 研 究及 其 应 用王 平，何源森，年宇峰2，蓝 海，方文弟，范荣全，甄 威，张 皎2，胡劲松3，李敬雄，梁 汉泉(1.四川省电力会司，四川 成都 610 041;2.中国电力科学研究院.北京 1 0 008 5;3.西南电力设计院，四川 成都 610021)摘要:安装在s ook v二滩水电站输电通道上洪沟 静止无功补偿系统s
2、 v s(S Iati。v ar s y s te m)、陈家桥静止无功补偿装里s v C(st ati cv arcom pens at or)和万 县变电 站s v s 是我国第一 批国产s ook v 变电站S vS。2 006年7月洪沟枢纽变的S v S首先投运，这套 S v S是当时我国电网中运行的最大容量的国产 S V S。重点介绍:应用 S V S技术，研究制造集成的我国第一套电力系统输电通道枢纽变大容量svs;对S V S 进行的重现电力系 统电 压，长时间(42h)实时数字仿真RTD s(R ea 1 Ti me Di gha1si m ul ation)稳态仿真试验。以 及
3、R TDS 动态和暂态仿真试验;在运行的川渝电网上进行的s v s的电力系统大、小干扰试验;和S V S的运行情况。关键词:S V S;翰电通道枢纽变电站;R T D S中图分类号:T M7 2 3文献标识码:A文章编号1 0()6 一 6 0 4 7(2(X)7】1 0一(X)1 0 一0 90引言 静止 无功补偿系统S v S(s taticv ar场stem)是安装在变电站的所有电压、无功补偿及其控制装置的集合，包括由 晶闸管控制的电 抗/电 容T C R(1 1 巧 咐 storC ont roll e dR e 朗t or)/TSC(Th川st or阮itch e d C apa c
4、 i t or)/巧R(Thy 石 s t o r s 杭tc h e dR e ac l o r)和谐波滤波电容FC(Fi llerC ap itor)构成的静止无功补偿装置S v C(s tati。v arc，Pens ator)，机械开关投切的 并联电容M S C(M e o h anj c al lys w:tc h e dC a 四 i tor)和并联电抗M s R(M ec h a n i c a”ys w it c h e dR e ac t o r)，有载调压变压器及独立的S V S微机综合自动化装置测量、监视、控制和保护系统;l。电力电子技术和微电子技术的发展，为新的S VS
5、提供了新的物质基础。应用电力系统电压无功的理论，电力系统谐波和治理谐波的理论以及测量、监视、控制和保护的多 目标和多任务协调控制理论，提出了 sVS的完整、规范的技术条件，形成了S V S的控制策略，完成了S V S 的研究、设计、研制和集成;按系统要求实现了对输电通道枢纽变电站一次电压无功的稳态控制、动态阻尼和暂态强补。在此重点介绍应用 SvS 技术，研究制造集成的我国第一套电力系统输电通道枢纽变大容量S v S;对S V S进行的长时间重现电力系统电压的实时数字仿真(R TI 5)稳态仿真试验以及动态和暂态仿真试验;在运行的川渝电网上进行的电力系统大、小干收稿 日 期:2 007 一 08
6、 一 2 1扰试验;和S VS的运行情况。s oo k V洪沟变电站 S V S完成了科研项目从研究到成品、投人稳定运行、发挥效益的全过程，增强了系统安全稳定水平。它是中国具有独立自主知识产权的SVs，具有国内领先、国际先进的科技水平，提高输电能力约 L oo一Z 10MW。按含税 电量加价仓 02元/M wh，资本金内 部收益率达8%;按提升稳定极限效益。.05 元/k w h估算，每年收益达 1 440万元，预计 2年收回投资，经济效益明显。该成果已经应用到其它工程中。在我国能源优化配置、“西电东送”、加强电网 建设中，将有广泛的推广运用价值。1 电网输电通道枢纽变大容量 S V S1 注
7、S V C和S V S 用户和电力系统静止无功补偿装置不同;即便是电力系统的静止无功补偿也因安装在电力系统中的不同位置、不同的监测对象、不同的控制对象和范围、不同的实现目标而各不相同沙 3、世界上第一套用于电力系统的S vC由美国 G E公司 197 7年制造，安装于Tri一 鱿 at eG&T系统，主要用于二次电压控制;1 9 78年安装在Mi呼 so ta的动力与照明系统的s V C，由美国电科院(EPRI)主持，西屋公司制造:以 后开始研制用于输电系统和交直流换流站的S V C。20 世纪 80 年代后，A B B、A LST O M、sie m e 肪和三菱等公司也分别开展包括 代R和
8、仆C在内的S V c 研究，并推出相应的产品 气A B BA o Bs v c四.orl 俪d e，。6 1妙svc万方数据第 1 0 期王平.等 电力系统输电通道大容量静止 无功补偿系统研究及其应用.我国曾用于超高压 s oo k V电力系统的 S V C仅有6 套，都是引进的，由冗R与朽C或机械投切电容器组构成，容量范围在 1 05一 1 70 M v ar，安装在5个变电站。由子种种原因，这些s v C均已退出 运行。中国电力科学研究院研制的sV C是 国产第一套电 力系统示范工程，安装在鞍山2 20k v电网的红 一枢纽变电站，该站本地负荷重，有较大的冲击负荷。2 004 年顺利投人运
9、行，标志着高压系统sVC国 产化技术已成熟。安装在5 00k V二滩水电站输电通道上洪沟S V孰陈家桥 S V C和万县变电站S VS 是我国第一批国产s ookV变电站S v s，如图1 所示(图中 数据为线路长度，单位为km)。该 S Vs 是变电站的所有电压、无功补偿及其控制装置的集合，包括由晶闸管 控制的电 抗T C R，和谐波滤波电容Fc 构成的主动式s v C，被动式机械开关投切的并联电容 M S C和并联电抗 M S R，有载调压变压器及独立的 S V S微机综合 自动化装置测量、监视、控制和保护系统。1 2 S V S 功能和容最 这套超高压国产S VS安装在 s oo k V
10、主网架输电通道枢纽变电站，大量电 力穿越该站的母线外送，在电网中 发挥重要的 作用。系统稳态时，按设定的 导向主网一次电压(5ook V)跟随补偿无功 投切电容和电抗，调整冗R。系统动态过程中，根据主网 一次电压(s oo k V)和输电通道断面潮流，调整TC R，形成正阻尼，提高动态稳定水平。当系统处于暂态过程时，快速响应主网 一次电压(5ook V)和断面潮流突变，调整TcR，形成强补，提高暂态稳定水平4 心。洪沟变电站S V S的晶闸管相控电抗TC R容量为12OMv ar，5次谐波滤波电容F C容量40 M v ar(装见容量50沸Mv ar);机械开关投切的5组电容MSC 装见容量s
11、 x 40 M v 肛(其中3组申抗 12%、2组5%);机械开关投切的3组MS R容量 3 x 4 5 Mv ar。S V S的稳态无功容量范围在容性 2 礴 OMvar 到感性 2 巧 Mv ar，峰峰值无功补 偿容量为4 5 5 M v ar，补偿容量级差为容性40M v ar、感 性45M v ar，T c R 为10M v ar，平 均 电 压 跟随时间为卜l oom in，本站为l m in。动态和暂态响应时间为1。20此，动态跟随时间为连续，暂态强补时间可以设定，本项目 为 1。，无功输出可调感性无功为 0 一 1 20 M var。电容和电抗的 10 m in电流过载能力为额定
12、电流的L3倍。1 3 S V S设备运行环境分析和参数选择 S V S 设备运行环境分析和参数选择非常重要。由于代R产生的高次谐波使系统所有元件都处于基波和高次谐波共同存在的系统中，故采用加拿大电力系统谐波分析计算程序 C HP根据系统工频参数转换形成系统谐波参数，对系统大、小方式不同工况下，T C R、F C、M S C和M S R 不同 组合，进行 谐波潮流和谐波阻抗特性仿真计算研究。在系统小方式下，波形畸变最大，滤波支路能有效抑制谐波，不会失谐，也不会造成并联谐振。投人5 次滤波支路后，5 00、2 2 0、35k V母线电压总畸变率降为住加6%、。.119%、25 51%，而且还能消除
13、2 20k v进线带来的谐波电流。并联支路吸收谐波后产生的过电流和过电压都小于额定值的13 和U倍，满足安全运行要求。计算研究表明，投切一条并联电容或电抗支路，会引起s ook v电压变化。14%，2 20 kv 电压变化0+35%。但是，35k v电压变化较大，将影响变电站站用电的电能质量。洪沟变采用有载调压站用变，有效解决了这个间题。过电压和绝缘配合也是研究的重点。主要进行切除电容支路(包括滤波支路)时非全相重击穿，在电容器、电抗器和晶闸管阀对地和设备两端的操作过电压。采用E M TP 进行计算研究表明，安装避雷器后，单相重击穿，电 抗、电 容及中性点对地的 操作过电压最高，分别为1 11
14、9、112 0、66.6 k v;两相重击穿，电抗和电容两端电压为最高，分别为88，、4 2.4 k v。满足 4 倍系统最高运行电压峰值为操作冲击绝缘水平sIL的要求。华 中电 网峨枝 花詹二 滩 水电 站粼 粼 图1在川渝输电 通道上的SvS 和S V Crig 注s V s即d叨cat腼 侧5 幻 o n脚th玩，Sich u an 协E 朋t c h i n aA BB 价卯”:svc标赫an如:“p)钧 e r 腼。.jon。即 曲ili lyover lo n 吧 A c而。n，奴 2 伽 巧万方数据0电 力 自 动 化 被 备第 2 7卷 综合考虑系统电压，谐彼电流、电压，滤波支
15、路电抗引起的电容电压升高和系统电压正常波动，并考虑过电压和绝缘配合，确定了一些主要设备参数。晶闸管相控电抗器采用12脉冲T C R，24个光电 触发晶闸管对串联形成晶 闸管阀(其中2只备用)，双层卧式分相布置 三角形接线，额定容量1 20M v 二，响应时间10ms，光电触发角 1 1 00续a1 6 50。相控电抗器单相容量为Z x ll浮 64M v ar，额定/最高电压 3 6/4 0 s k V额定/最大电流 11 1 1.1/1 2 7 7 名A，额定电 感2 x 2 9 j 5 6 m H。晶闸管元件5 5，下 l s M 6 5 00，额定电流1 8 00 A，额定电压(可重复/
16、不可重复)5.6/6 5k V。5 次谐波滤波电容F c双星连接，额定电压412k V，额定电流7 0588A，安装/基波容量分别为50.4/4O Mv 二。滤波支路的电抗4 3mH，额定电流7 15A。滤波电容 10 m in电流过载能力为额定电流的1 一3倍。滤波电抗 L 35 倍额定电流下连续运行。机械开关投切的 M S C额定电压分别为 4lj和3 色 I kv，最高运行电压为38 s k v(设定)，额定电流为 556 7、6 0 7 3A，最大运行电流723，和789 石A，基波容量3 牛16和3 7 石 6 Mv 二;电抗率 12%和5%，电感16石和5，7 6nlH。机械开关投
17、切的并联电抗 M S R的参数是原设备的参数，没有大的变化。s v s 是“静止”的，补偿设备 不旋转运动，按s ookv系统电压和断面潮流，通过控制与这些设备相连接的电力电子装置或投切操作，改变补偿系统的无功输出，按电力系统运行要求，实现稳态控制、动态阻尼和暂态强补，在一定的时刻，以相应时间尺度、相位和数值实施无功补偿。图3为sVS自动化系统的示意图繁信 号转 换故 障录 波2 大容量 S V S自动化控制系统2.I S V S的基本结构 图2 所示为S Vs 的基本结构，是sVS 简化示意图，包括超高压输电通道及采集量、分层分布式sVS自动化系统、由相控电抗TC R和滤波电容 F C构成的
18、S V C、机械开关投切的电抗 MS R和电容 MsC以及主变压器。图中a 为通道输人量，包括 s oo k V电压、线路电流的有效值、瞬时值和突变量，通道断面的有功功率瞬时值;以及按逆调压方式设定的稳态 5 0 0k V电压和时间定值。图中b为设定的稳态2 20 k V电压和时间定值。输 电 通 道 主要 线 路其它 翰 电线 路翰 电 通 道 主要 绘路 图 Z S V S 简化示 意图Fi g ZS k ete hd i 已唱 七 日 m of S V S 图 3sV S自 动 化系统示意 图 F i吕 3 A u lo m atio no y e te 口 of SV S 系统采用多任
19、务协调控制技术集成，包括所有二次电气设备，是测量、监视、控制与保护的总称。系统由多个处理单元组成，分层分布系统结构，对多个监控量采集与监控，通过 LAN及 C A N现场总线实现现场 级数据共享，提高了系统可靠性和灵活性。G P S、TFR等未表示在示意图上。系统上层由远方操作工作站等组成 变电 站监控系统通过网关R S 一 2 3 2串口与 LA N网相连，操作员通过变电站公用的人机界面进行操作。预留与调度自动化系统的接口，可实现区域无功电压控制。系统中层由TCR监控单元、调节单元、操作逻辑单元、保护单元等组成，通过C A N总线实现数据共享。中层控制的主要功能为:执行S V S控制策略，调
20、节T C R触发角，实现动态和暂态调节目标;调整变压器有载分接头(可选)、投切滤波器开关、并联电容器和电抗器开关，控制T c R触发角，实现控制目标;对T C R控制系统内部、水冷系统等进行监控;同时完成并联电容器支路、滤波器支路和并联电 抗器的保护。系统底层由水冷系统监控、阀检测、阀触发控制等构成。底层控制的主要功能为:T C R触发保护性控制;开关和分接头保护性控制;水冷系统监控。T C R、F c除sVS自动化系统中的保护外，还另设有支路微机保护，采用双重化方式，这是因为S v S是一个强电和弱电、常规电 气和电力电子的集合，是T C R、孔、M S C和 MS R的复杂和经常的操作所要
21、求的。二次回路中 抗干扰，防止过电 压和过电流的冲击，防止误动、误传的问 题显得十分突出。除按常规配置故障录波器、事件顺序记录仪外，还专门设置暂态故障记录仪n只，可以快速准确记录毫秒级的电力系统数据和过程，以及s v s自身产生的数据和过程，给正常运行和异常、事故分析处理带来极大方万方数据第 10 期王平.等 电力系统输 电通道大 容量静止 无功补偿系统 研究及其 应用面便，是电力电子技术应用于电力系统必不可少的工具。该装置在S V S的调试、电力系统大小千扰试验及系统异常时发挥了重要作用。并联支路TCR、FC 另设了专用保护屏。T C R支路保护范围，在支路电流互感器(TA)以下全部设备，电
22、流信号取自 该T A，电压信号取自 母线电压互感器。主要保护有速断、限时过流、过载、母线过压/欠压保护。T C R角内增加了3只TA，角内保护的电流信号从这里取得，其保护范围是角内的 相控电抗和晶闸管阀组等角内设备，同样有电流速断、限时过流、过载、母线过压/欠压保护。滤波支路 Fc 的支路保护范围，在支路 TA 以下全部设备，除电流、电压保护外，还设有双星滤波电容支路不平衡电流保护和低周保护。滤波器支路采用电容器自身的内熔丝保护。晶闸管阀组是T C R的核心设备，既有与高压等位的晶闸管电子(TE)电路，又有处于地电位的通过光纤联系的阀基电子(V B 助，运行条件十分恶劣。为此在一体化设计的 s
23、vs自动化系统中，设置了监测、击穿二极管(B O D)动作、同步信号、丢脉冲、误触发保护和完整的水冷系统系列保护。为了防止 S V S自动化系统自身故障，设置了交直电源掉电、主控机异常、监控系统内部电源异常、U PS 故瘴、就地控制工作站/调节单方远方操作台通信异常等报警功能。2 2sVS稳态电压无功控制和策略 稳态电压无功控制，主要是初始态设定和稳态控制策略。图4 是 S V S稳态电压无功控制框图。5 00 七 V母 线按 电 力 系统常有可能输出其全部能够提供的补偿无功功率，即将全部5 组并联电 容投运，或 者将3 组并联电 杭投运。22Ok V系统稳态电压也按丰枯和峰谷时段逆调压方式设
24、定，权衡自 动和人工手动调节分接开关故障几率的 大小，S v S 系统将分接开关设定为手动，以减少开关故障的几率。2.3 S V S的动态控制和策略 计算研究表明，为使 S v S动态无功输出起到提高系统阻尼的功能，其输出无功的相位应滞后于控制信号s ook v 母线电压，在滞后相位00。范围内，角度变大阻尼增强，有助于远距离输电系统功率振荡的平息。S V S 处在复杂电网中，由于多机系统存在不同频率的振荡模式，会使svs 作用效果复杂化，S V S 的控制信号也可能含有复频率信息，需谨慎选择控制信号，避免S V S的调节产生副作用。同时，控制系统的传递函数幅频特性的选择也是一个重要问题。工程
25、应用中，对S v S 控制器的控制性能进行详细的 仿真试验，可以检验装置的动作行为是否与设计意图一致。图5 给出 了 S v S 动态和暂态逻辑框图。其中，1、2 分别为偏 差计算环节、控制隔直环节，3、4 为控制相位环节，5、6 分别为比例环节、暂态强补环节。暂态强补环节的输人量为 s oo k V母线电压和川渝断面洪陈 1、2线输送有功功率的瞬时值，与系统暂态过程关联性更强，通过偏差传递函数可以得到系统事故后的强补效果。曳 里工 马 参考 电压 氏纠 黯魏投 切 电 容、电抗和 分 级调 格 1 丫 R电 压需 求 方 向分 级输 出 容性或 感 性无 功(a)5 00 k V系 统5 以
26、】k V母 线 电2 2 0 V母 线 电 压电 压控 制范 围 比较调节 2 2 0 k V 分 接 开 关改变 两 级 电压 的 无 功分 布)lll训线 (h)2 2 1 k V 系统圈 4 系统稳态电 压无功控 制框图Fi各 4ste a d，vo 卜 旧 侣 ea nd 肥 朋tiv e 卯劣 e r c o n 如 l d i a 胜 ra n 初始态设定包括T C R工作点、应投运的电容或电抗组数及主变压器有载调压分接开关位置。TCR工作点按峰谷时段无功储备的需求设定，高峰时段应有尽量大的容性无功储备，此时 T C R的出力为9 6 M v ar，负荷低谷时段T c R有尽量大的
27、感性无功储备，此时T C R的出力为36M v ar。变压器分接开关初始位置由调度部门按系统计算结果下达。稳态电压控制按丰枯和峰谷时段逆调压方式设多时段导向电压目标。sVS根据 s oo k V电压投切M sC 和M S R，之后再按10M v ar/级调整TCR，改变相控电抗叱 R输出的无功，按 s oo k V电压需求方向调整，使被控母线电压趋向目标电压。因为投切一组电容或电抗s ook v电压实际变化约为。.6 曰，即使全部电容的投切，改变的电压大约4k V。sVS 图 5 5 V S 动态和暂 态逻辑框 圈 Fi 乡 S T r.1 1幼 e nt lo 亩。d i 咫 冲 m of
28、5 Vs s ook v母线电压的偏差量，川渝断面洪陈1、2线输送有功功率的偏差作为控制系统的输人量。这是因为洪陈线是该断面主要的送电线路，其有功潮流作为输人偏差，更能反映安装点的功角振荡情况，用有功的偏差，通过测量计算延时、控制was houl环节、2个移相环节、改变晶闸管导通角来得到相控电抗器 0 一1 20 M v ar平滑的感性无功输出，起到抑制振荡的正阻尼作用口 分析计算研究采用2 006 年川渝系统与华中电网 并列运行，按仅投入洪沟sVS 和洪沟S v S、陈家桥S V C、万县 S V S同时投人运行2种情况进行。万方数据0电力自 动化让备第 2 7卷 仅投人洪沟SVS时，在川渝
29、断面输送 41 50MW极限功率时，洪陈线三相永久短路故障恢复期及第一摆低谷段电压，洪沟站可提高。005 p.u.，陈家桥站提高。01p 二.;T C R容量达到1 20M var 时，洪沟站电压高于认 8 5 P.u.，陈家桥站电压低于且 85p u.的持续时间为。，5。洪陈线故障后洪、陈母线电压波形详见图6 一 8，图中曲线1、2分别为洪沟投人S VC1 20Mv ar和无S VC时的洪沟站电压，曲线 3、4分别为洪沟投人 S V C1 20Mv ar和无 sVC时的陈家桥站电压。S V S不投入，故障后华中和川渝电网的联络线路万龙线的功率呈等幅振荡;S V S投人运行，该线的功率振荡呈衰
30、减，见图9，图中曲线5、6 分别为洪沟投人 S V C1 20Mv ar和无 S V C时万龙线的有功潮流。S V S不投人，二滩水电站与陡河二厂的相对功角振荡衰减较小;S V S投人运行，振荡衰减明显。阻尼比由。.0091 提高为 0 0 2 57，三相永久故障后的系统阻尼尚可以。仿真计算研究还表明，仅投人洪沟S V S可提高1 08 M W 的输送功率 卜蔑、成巴12100806似02 乙/昌l2l1仰O8脸2 1 洲洲 暑 1 0:翼5 飞一5 00481 21 62 0 止/.犯8 洪、陈母线 电 压F i下 习 B u 巴 玩 rv ol l 月唱 e 吕 of H o n 朋叩a
31、n dC h e 可 i a 甲 即 启/.图 9洪 陈故障后万 龙线 有 功 潮 流 Fig 月A e t iv el 州 1，e r ofW耐o n gli 能d 皿叱 H o 瞿 起 o u 一 C henj l叫1 的 h n e fau lt暂态稳定极限;考虑到机组失稳第一摆可能经历的时间，以及尽快使S v s 的附加阻尼发挥作用，暂态强补投人时间可以在1 一 5 5 间;对s v s动态无功控制，采用快投强补与动态补偿相结合的方式.可以有效:黑。刚500绷10050嗡沙芝/留卜洲/，目争盆/0 苏/./，图 6洪、陈母 线图 7 洪、陈母经 电压 故 障后恢复期 间】电压(第一摆
32、低谷)F lg.6B u o b 盯 vo l ta ges o fFi g 7B u g h a rv o 卜 日 9 既 of H o 明 9 O ua lldC h e nj i 明iaoH o n g 即uandC 卜 咧l a q i 即 (duti n g此 s to ra ti o n)(d u n g fi 均 t 溯邓)2.4 S V S暂态控制 S V S的T C R快速无功强补提高电力系统暂态稳定的分析研究表明，采用快速投人无功强补，可以提高输电系统的暂态稳定极限。表 1给出了S V S的动态控制功能投人或退出运行、暂态强补功能投人或退出运行等不同条件下，S V S对提高
33、系统暂态稳定极限的作用效果。表 lsV S 对提商暂 态稼定极 限的作用效 果 T ab E ffe c to fS VS to e nh a nc e tra 飞 i e n l ta b l li汀 l im it 兀R 投人方 式稳 定边界尸/M Woo90劝70内600S V S 未投强 补，无动 态补偿刀，二 50 M 他 投连 续强 补(投电容)投 强补 2.，投 TcR 动态补偿 投强 补 1 日.投 代 R 动态 补偿1 7 闭 j1刀 2 刀1 7 7 2 01，720图1 1 p 二 1 7 60.S M W代 稼 c 二 5 0 M v ar 无强 补.临界 稳定翎翎。朋
34、绷绷浏创卜盆/心A占/二;目/勺 图1 0、11给出了未 使用代R 情况下，一仿真系统故障后摇摆的动态过程，图 1214 给出了 S V S投人强补(连续)以及强补+动态补偿方式时，不同的强补时间下，S V C对暂态稳定极限和系统阻尼的影响(图中，八为线路有功功率，u 为s oo k v母线电压，口为S V C的无功输出量)。根据仿真，可得下述结果:采用快速投人无功强补，可以提高输电系统的F ig.l lBo 四d a 勺 5 汕 11 ity w il hou t c o 呷 e n s 血 d石 g h t n ow 汕 e 几 P 二 1 7 605M W，口 沉二 5 0 M v ar
35、:瓷卜丁).飞(.干编洛盆/戈oo卯70l/s60功圈4 叼5 0凡15 25 35 45 5嗡 t/污圈1 0尸=1 7 6 l M w，口、二 5 0 M va r，无强补.失稳F g oU o 5 比】l e e xam P lew 上 th out c o ln l 肥 n a le d ri ghL n o ww hen P 二 1 7 6 l M W，口 曰 二 5 0 M、吧 了1 2P 二 1 7 7 2 M W，连续 强书 卜.1质 界稳定F i g 注 ZB 叫nda 叮5 叻lli ty袖h e o n ti n u o u 街 c 咖 户 21 1画 e d w卜 e
36、n P二 1 7 7 2MW万方数据第 1 0期王平 等:电力系统输 电涌道 大容量静 止无功补偿 系统研究及 其应用.的平均积分累 计时间 下，无功补偿设备的投切次数差别不大，运行可以接受，见图1 6。充分证明 稳态无功投切原则和投切逻辑正确，投切顺序正确。阳目，居、今 oo ，l卜浏、翻弓 脚 w 一曰干 干平平干陋 呼分【二刃沙艺/心A翻/:卜国/昏 盆/5 圈1 3 p 二 1 7 7 2 M w，快投 强补 2，.稳定F l g 注 3S t曲il ity wi t h Z se ol n P e 了 1巴 的 e d ri gl 班noww h 侣 nP 二 1 7 7 2 M W
37、一2 4 州一 V 回 妇 弓 脚 恤一 七/h圈15 积分时间10mln，sVS无功补侩情况 Fi 吕 一 1 5O p erat io nil lfo m la lio n潇 SV S w heni 晓 目 司 t i毗1吕1 0 m in圈 1 4P 二 1 7 7 2 M W.快投 强补 1，.稳定0 卑 芯_ 1 00。卜洲、，砂荟/心A月/.翻卜芝/咨 2 00F 峪1 45 1曲iU tyw ithl c om娜 n sate d ri ghtnow汕e oP=1 7 7 2 M W提高输电系统暂态稳定水平，提高系统阻尼，缩短动态摇摆时间。3 sVS 的R TD S 仿真试验 s
38、VS的R T【5实时仿真试验包括稳态、动态和暂态的R T D S仿真试验。被试品是S V S的综合自动化装置的控制柜。3.I S V S稳态 RTD S仿真试验 稳态RT I)5仿真试验的目的是考查其稳态无功出力控制行为，检验洪沟站无功补偿设备调节出力的方向是否与系统对电 压和无功的需求保持一致;检验控制参数对控制行为的影响。在稳态控制仿真试 验中，以 取自 调度自 动化系统历史数据库的数 据为依据，目的是重现洪沟站 s oo k V母线电压变化的实际过程。试验用仿真模型的系统U 一 口特性如下:投入一组40 M v ar电容器，洪沟5 00/35k V母线电压分别升高约仪 6/。名k v;投
39、人一组45M v ar电 抗器后洪沟5 00/35 k V母线电压分别降低约以8/1 刀k V。元件包括 S V S全部并联补偿设备 一月C R、F C、MS C和MS R。实时仿真试验在电压不同的积分累计时间参数下，进行长时间跟踪，重现系统电压实际变化过程，仿真时间长 达42h。试验结果表明，以s ook v母线电压为判据，S V S的无功补偿行为取向与电网电压控制要求一致，见图巧，图中，1 为电压，2 为调度整定的电压控制曲线，3 为S v S 输出的 无功功率，图16同。无功补偿行为取向与电网 对无功需求保持一致。l min 和10而n 图 16 积分 时间 1 加 n，S V S 无功
40、 补偿惰况 Fi g 60 P e rat io n ill fo 川 l at io nof S V S w h en i n l e 少 司 ti m eis l 皿n3 2S V S动态和暂态R T D S仿真试验 系统动态和暂态 B T D S仿真试验的目的是在2 006 年丰大方式等值仿真系统上，模拟s ook v线路发生三相短路故障，S V S 动态调节行为，考查S VS的动态阻尼和暂态强补功能。二普线 1 50 km 三相短路、过渡电阻 30 n时，电压降低0.3 p u.，有功变 化大于Z ooM w，强补动作，见波形图 1 7。过渡电阻为如 fl时，虽然有功变化大于2 00M
41、W，但是电 压降低只 有018 泌，强丰 环 动 作，见波 形图18。在距离较远的线路如普东虽然有功变化大于Z ooM w，但是电压降低只有。，23一。.28p.u.，强补也不动作，见波形图1 90 以上R 珊5 仿真试验结果表明，除故障点距离洪沟S V S较远的线路如普东等线路外，在四川s oo k V电网发生持续时间欣1 的严重三相短路故障时，洪沟母线电压跌落0.3 p.u.，s v s 可以快速提供无功暂态强补，时间在0.95一 L 14，之间，有利于提高电网暂态稳定性。动态阻尼的 R JF，5仿真试验在川渝输电通道及与洪沟站相连的线路上进行，如二普线、普洪线、洪南线、洪龙线和洪陈线等，
42、三相短路故障切除时间近端。.09。，远端。.1。，见图2 0(图中，1 表示s V s投运，2 表示退出)。结果表明，在四 川s ook V系统故障后的动态过程中，洪沟S V S 输出的无功波动分量的相位.超前洪陈线有功波动中大区振荡分量相位在 0 一 9 00之间，万方数据心电 力自 动化饭备第 2 7卷义翻叨J.一 ;甚/鬓合已卜昌、食0 a)sv s无功 出 力 忍/5(a)S V S无 功 出力H知1 61we 4214鲁 1。0.30.71.ll j1 92.3。.7 es es es es es es 二 占 es 吐 3 OD 4 4住580 刃0 肠1仪 里/目伟)夕 洲)k
43、V洪 沟母 线 电压 t/。(h)，1 kV 洪沟 母线电 压绷期期 沙下/屯一2 仪阳 一一 一一一一 0481 21 620 t/日 c)洪陈断 面 有功功率 图 1 7 二 普 线 1 5 Ok m 三 相 短 路 过 渡 电阻 3 O Q O.的 5 故 障切 除 F 丐 注 70(j9 sc l e ar th e肠 It 旗er th 代 e油哪.色 h o rt 而 h3 0 n 吐 1 5 0 k m of 公p ul i能 0481 21 6加 /.(。)洪陈 断面有功 功率 图 1 9 普东线 三相短路。.09 5 故陈切除 波形图FI 号 19 I nfo rtna ti
44、onof O.oo sc le a 朽 ng th e fald l 曲 e r th阴 p】爬e，h o rt可 Pud o n gli n e黑_，点复留夕巴(a)5、性 无 功 出力0481 21 620 七/.(a)5、5无功 出力 -38l4;芝、畏昏月昌暑，注。50 生 0 石08 宕/任(助 5 的 k V 洪沟 母线电压日1 2 亡/“(L)s ook V洪 沟母线电 压112106100绷20隽 5澎蔑/氏一 7 气立沙芝1 5 00气 1 2 旧0石08 /5 (c)洪陈 断面 有功功 率 图 1 吕二普 线 1 5 0 k m三 相短路过 渡 电阻 4 O n O 09.
45、故 障切除 Fi 子 18 住 09 吕 e k aT th efa 血 aft er l 卜 le eP h a 启 郎 .h 叭 俐出 40 n at l 5 0 k m o f E 印uli n e滞后洪沟母线电压波动中大区振荡分量相位 1 8 00，9 0“之间。其相位关系可为川渝一 华中联网系统功率振荡提供正阻尼。当故障点远离洪沟如南万线三相短路敌障时，动态期间0 二的 波动分量已 经很小S V S主要起到提供无功支持作用。0481 21 62 0 ;/5 (c)洪陈 断面 有功功率 圈 加 二普线普提侧 三相 短路 0.09。故障切除 波形4 在运行的川偷电网上S V S的电力系统
46、大、小干扰试验4.I S V S大扰动电力系统试验 S V S大扰动电力系统试验，就是用实际电力系统 Fi g.2 01 O fo nn日 l ion o f 让 09sc l。旧 ri 略 th e f”lh 习 妇 e rth 附P h 明 e s.h O rt of E 月 湘 l li n ec l哪to l u 匕的短路事故考验其动作行为和功能。2006年H月22 日在川渝电网s oo k V输电线路二普三线普提侧进行2 次人工接地短路试验，实现了在系统故障情况下考验 S V S的目的。这次短路试验的目 的是，在二普三线普提侧发生C相人工单相瞬时接地短路故障时，通过对洪沟母线电压、T
47、 C R电流、洪陈线路电流等重要参数的记录和波形录制，分析在系统中 发生暂态故障后洪沟站12o M v ar容量TCR响应时间、暂态响应行为、对电压的支撑作用和对功率振荡的抑制效果。短路试验万方数据第 10 期王平.等:电力系统输 电通道大 容量静止 无功补偿 系统研究及 其应用.前 s ook V洪沟变电站S V S装置投入3组并联电抗器MS R，!组并联电容器MS C，TCR感性无功工作点为额定容量的8 0%(约9 0 Mv a r)。短路试验进行了2 次，分别在1 1:07:41和22:12:0 7，录制波形如图21、2 2所示，图中，曲线 1、2、3分别为主变s oo k V侧A、B、
48、c 相电压;曲线4、5、6分别为T c RA、B C相电流;曲线7、8、9 分别为T C R角内A、B、C 相电流;曲线10、11、12分别为洪陈1 线A、B、C相电流;曲线 13、14、15分别为洪陈 2线A、B、C相电流。通过波形分析可以 看出，短路故障发生瞬间，洪沟变电站s oo k V母线 C相电压跌落近 3 0%，持续时间约3 0 m。，随后恢复到短路前水平。第一次短路瞬间洪陈 1、2线路三相电流中A相、C相都激增，持续时间约40一 印 ms，随后恢复到短路前水平;第二次短路瞬间洪陈 1、2线路电流中A、B、C相都激增，持续时间约40一 6O m。，随后恢复到短路前水平。短路故障发生
49、后1。20，s v c装置中TCR支路电流立刻减小到近于零，持续时间约40 xns，随后逐渐恢复到短路前水平。洪沟变电站5 00 k V母线和洪陈 1、2线路三相电流在短路故障后没有出现明显的振荡现象。经过试验波形和现象的分析，可得出以下结论:a.川渝电网s oo k V二普三线普提侧人工单相瞬时接地短路故障对系统的暂态稳定性影响不大，没有出现电压失稳和较大的功率振荡现象;阮s oo k V洪沟变电站 S V S对川渝电网s oo k V线路大扰动的暂态响应行为完全正确，响应时间在1。20m。以内，符合设计要求;S V S 装置在故障发生后 10ms 内，将原工作点90M v ar的 容性动态
50、无功储备全部释放，产生较大的无功电 压支撑作用，阻尼洪陈 两回 线功率突增，达到稳定系统电压、增强系统阻尼、抑制功率振荡的效果;d.短路故障后洪陈两回线没有出现明显的功率振荡，一方面是由于S v S 在故障 初期的支撑作用，另一方面线路故障前输送功率较低，故障点距S v s 安装位置远所致，因此S V S 装置后期的阻尼功率振荡特性表现不明显。综上所述，2次人工单相瞬时接地短路故障试验验证了S v C暂态响应行为正确，响应时间在10-20。以内，在故障发生后可以将其容性动态无功储备容量全部释放，起到了稳定系统电压、增强系统阻尼、抑制功率振荡的预期效果。S V C装置暂态调节特性表现良好，2次短