新型静止无功发生器及其MATLAB仿真毕业设计.doc

绪论 FACTS及各种FACTS装置 多年来电力工作者已达成共识：提高电网的安全运行水平和电能质量，除电网结构本身要和例外，还必须要有先进的调节控制手段。电网的安全、经济运行在很大程度上取决于其“可控度”。为此，人们不断的研究如何用电网原有控制手段来提高安全运行水平和电能质量，如用发电机励磁控制器来提高输电线输送容量、阻尼系统振荡等。同时又研制了一些新设备来解决上述问题，这包括串联电容、并联电容、并联电抗、电气制动电阻以及移相器等。这些设备的共同特点是按照固定的、机械投切的、分接头转换的方式来设计，以改变线路阻抗或减小电压波动，提高输电线输送容量或在静态及缓慢变化的状态下控制系统潮流。由于机械开关动作速度慢，在动态过程中如控制暂态稳定，这些控制器几乎无法起作用，像固定串联补偿电容还引起次同步谐振（SSR）。许多控制要求频繁动作，而机械开关动作过频则易损坏，可靠性差。因此，系统的动态问题通常是通过过分保守的设计，留有较大的稳定储备来加以解决，以应付一些预想的系统紧急状态。这就使输电系统的能力没有被充分利用，经济性差。 可以设想，如果有快速的可频繁动作，可靠性高的开关代替上述机械开关，情况就将大不一样。小功率的电子开关使信号处理、计算机技术发生翻天覆地的变化，大功率电子开关也必将在电力系统中引起革命。近20年来大功率电力电子开关制造技术取得了长足进步。 现在制造耐热和耐冲击能力与大功率传输线正常工作和短路电流水平相当的晶闸管已不再困难， 高压直流输电（HVDC）和静止无功发生器（SVG）就是这种技术的成功范例。正是在此基础以上，针对大型互联电路系统存在的问题，N.H.Hingorani于1986年提出了柔性交流输电系统（FACTS）的概念，它应用电力电子技术的必威体育精装版发展成就以及现代控制技术实现对交流输电系统参数，以至网络结构的灵活快速控制，以期实现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性和可靠性。它一方面使电力电子开关与电力系统传统的阻抗控制元件、公交控制元件以及电压控制元件相结合的产物。另一方面又将电子技术引入电力系统，形成了以变流器为核心的新型控制设备，如静止同步补偿器（ＡＳＶＧ），从而使电力系统中影响潮流分布的三个电气参数：电压、线路阻抗及功率角可按系统的要求迅速调整。另外FACTS装置还可以逐渐的加入现行电力系统，与现有的交流输电系统完全兼容，因此FACTS概念一经提出就立即受到广泛重视。经过长期的讨论和经多方协商，1997年IEEE的FACTS工作组中的“术语和定义专题组”公布了FACTS及FACTS装置的定义和规范术语。其中FACTS的定义是：装有电力电子型或其他静止性控制器以加强可控性和增加功率传输能力的交流输电系统。FACTS装置是指FACTS家族中具体的成员，其定义是：用于提供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系统或其他静止设备。 按FACTS装置于系统的连接方式的不同，FACTS装置可以分为并连型、串连型和混合型三大类： 并连型：包括静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（ＡＳＶＧ）、晶闸管控制的制动电阻（TCBR）、超导储能系统（SMES）、电池储能系统（BESS）等。 串连型：包括晶闸管控制的串连电容器（TSC）、晶闸管投切的串连电容器（TSSC）、晶闸管控制的串连电抗器（TCSR）、晶闸管投切的串连电抗器（TSSR）、静止同步串连补偿器（SSSC）、背靠背换流器（BESS）等。 混合型：包括晶闸管控制的移相变压器（TCPST）、相间功率控制器（IPC）、统一潮流控制器（UPFC）等。 目前电力系统中应用最多的FACTS设备是静止无功补偿器（SVC），世界上以投运或即将投运的SVC数目已超过500台，我国运行于500kV电网的SVC也有5台，而应用于工业企业的SVC装置更多。新型ＡＳＶＧ ASVG工业样机装置已经在河南电力公司潮阳变电站运行，应用于上海电力系统的±50Mvar ASVG工业装置也已经实际运行，用于提高输电线路输送容量、控制潮流、抑制振荡的可控串连补偿器（TCSC）已在国外获得大量应用，我国自行研制的TCSC工业装置已经在现场投运，功能最为全面的FACTS设备---统一潮流控制器（UPFC）也已经在美国电力系统投入运行。除此以外，FACTS家族中的超导储能、静止移相器、短路电流限制器、动态电压限制器、电力系统电压品质调节器等一系列设备也将在电力系统中获得应用。 1.2 传统无功补偿装置 1.2.1具有饱和电抗器的无功补偿装置（SR） 饱和电抗器分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的