【2018年必威体育精装版整理】SSSC工作原理与工作特性论文.doc

绪 论 随着经济的发展，产业规模不断扩大化和产业种类日益多样化；人口增加，煤、石油等不可再生资源的日益减少，人们对环境保护的越发重视，促成了新能源的使用和新的发电方式的产生；再者由于能源分布和经济发展的不平衡，输电系统成了不可或缺的一部分，而当电力系统网络互联运行时有很大的效益，所以互联的大电网、跨国的联网输电的趋势将不断发展。东欧、英国、瑞典、地中海、我国、泰国、俄罗斯等各国各地都在努力实现货已经实现非同期输电、直流输电、地区联网甚至跨国家联网输电。凡事有弊有益，大电网和跨过电网输电在带来巨大效益和优势的同时也带来一系列的新问题：弱阻尼甚至负阻尼的频率和功率振荡,这些振荡使得互联电网中大量的电能损耗或被迫降低电网的输电能力,严重情况下甚至会造成电力系统的灾变,使整个系统的运行和调度受到很大的影响(电压失稳或电压崩溃)似的大量用户供电中断,造成巨大的经济损失和人们生活的混乱.为了满足越来越高的电压品质要求，科研以及各种相关人士一直对提高电力系统稳定性、电压品质、动态调节容量、速度等，由于静态稳定，动态稳定、暂态稳定、电压稳定和热稳定限制电力系统输电能力，而且前四种因素是限制电网输电能力的主要因素，所以随着电力电子，计算机等的发展出现了FACTS技术和设备，希望依靠电力半导体开关电路实现经济、方便、快速、有效的电力变换、电力补偿及电能控制，可以为传统电力系统的发电、输电、配电、用电等方面提供领先的技术：经济、方便、快速、有效的实施调控电力系统中电压、电流、阻抗、功率。这些措施在在实现交流系统的灵活、方便、经济、有效的实时控制；提高交流输电功率极限；确保系统运行的稳定性；优化输电电网潮流；减少功率损耗，节能能源，提高输电线路变压器等电力设备利用率等方面发挥着神奇的作用。STATCOM、SSSC、UPFC是FACTS家族中较有代表的。其基本原理都是等效为串联并联的电容电感，调节系统阻抗、注入或吸收功率以维持系统各项参数稳定等。FACTS从根本上改变了对交流输电系统的传统的缓慢的、不连续的、不精确的、机械设备的控制；提供了快速的、连续的、精确的、智能的控制和潮流优化，增强了系统稳定性，在系统发生事故时，及时做出调整防止事故扩大。STATCOM较早出现是并联型的补偿调节，SSSC是新型串联型的补偿调节，UPFC集合了串并联型补偿的优势。下面就SSSC做简单的介绍。 SSSC工作原理与工作特性 1 SSSC概述 静止串联同步补偿装置SSSC是基于同步电压源的原理，向线路注入一个与线路电流相差的可控电压，它不再利用电容器或电抗器产生或吸收无功功率来实现无功补偿，而通过产生一个具有可控幅值和相角、同步、近似正弦的电压差来和系统交换无功功率实现补偿。并且它可与线路交换有功功率，增加线路传输功率的能力，提高可控性。它一般由电压型变换器、耦合变压器、直流环节以及控制系统组成，变压器串联接入电力系统，直流环节可以是电容器、直流电容、储能器等。 SSSC具有以下一些特点： 1)不需要使用任何交流电容器或电抗器就可以在线路中产生或吸收无功功率； 2)在同一容性或感性区域内，可以不依靠线路电流产生可控的补偿电压； 3）自身对次同步谐振或其它振荡现象具有抗干扰能力； 4)接入储能元件后，可对线路增大或减少功率，甚至可使其反向流动，进行有功功率和无功功率补偿； 5)可以通过接入直流电源的方式补偿线路电阻或电抗，并与线路串补度无关的高X/R比； 6）非常迅速地响应控制指令； 7）适应单相重合闸等非全相运行； 2 SSSC的工作原理 SSSC是基于可关断晶闸管构成的静止型补偿器，核心是一个带直流储能电容的电压逆变器（VSI），图1.1给出了SSSC原理接线图。 它主要是由逆变器、直流环节（储能电容器或直流电源）、控制器、耦合变压器组成。U1是系统端电压，U2是负荷端电压，Us是SSSC的注入补偿电压，I是线电流。SSSC由变流器产生一幅值和相角可控的三相正弦注入电压（它的相位在之间可调）。注入电压大小不受线路电流或系统阻抗影响，且与线路电抗压降相位相反（容性调节）或相同（感性调节），可以起到类似串联电容或串联电感的作用。容性补偿时，注入电压滞后线路电流，使得线路输送功率能力提高；感性补偿时，注入电压超前线路电流，减小线路输送功率，图1.2是包含SSSC的简单电力系统图。 图1.1 SSSC基本结构 图1.2 含SSSC的简单电力系统图 图1.2是一简单电力系统，因实际系统是联网结构，对某一输电系统两端都是“电源”，所以此处采用双端等效电源表示两端系统，假设系统潮流方向是有A→B，即是发送端电压，是受端电压，是线路阻抗，线路中传输的有功功率、无功功率可表示为： 式中，和是系统电压幅值和相角；和是受端电压幅值和相角简化起见，设，U=-。 式（2-1）中P式知，只改