辽宁工业大学
电力系统自动化课程设计（论文）题目：线路串联电容器实现电力系统电压控制(4)
院（系）：电气工程学院
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课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
为保证用电电器有良好的工作电压，避免受到配电网电压波动影响而损坏用电设备，配电网需要进行电压调整。电网的电压调整方法有：中心调压、调压变压器调压和无功补偿调压。串联电容补偿调压方法可用于配电网中局部调压。串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离、提高稳定性水平和线路输电容量的作用，从而实现调节线路电压功能。在距离较长的重载线路，因其调压作用是通过线路滞相电流流过串联电容器而产生的电压升高来实现的。故线路负载越重，功率因数愈低，串联电容补偿调压的作用越显著。这种调压作用随线路负载的变化而变化，具有自行调节功能。
关键词：电力系统；功率补偿；电压调节；串联电容
第1章绪论 (1)
1.1电力系统电压调整概况及本文主要内容 (1)
第2章串联电容补偿前系统电压计算 (3)
2.1系统等值电路 (3)
2.2系统参数计算 (3)
2.2.1 变压器参数 (3)
2.2.2 输电线路及末端负荷的参数值： (4)
2.3各点电压值 (4)
第3章采用电力电容器串联补偿的电压调整计算 (6)
3.1采用电力电容器的电压调整原理与特点 (6)
3.1.1 电力电容器的补偿原理 (6)
3.1.2 电力电容器补偿的特点 (6)
3.2串联补偿容量的计算 (6)
3.3串联电容器的选择 (8)
第4章控制系统设计 (10)
4.1控制系统总体设计 (10)
4.1.1 原理电路图 (10)
4.1.2 功能模块说明 (10)
4.1.3 通信系统设计 (11)
4.2信号传输通道设计 (11)
4.3控制及数据采集设计 (12)
4.3.1 控制采集卡硬件结构 (12)
4.3.2 DSP处理器 (13)
4.3.3 A/D转换器 (13)
4.3.4 ISA总线接口电路 (13)
4.4控制设计 (14)
第5章课程设计总结 (16)
参考文献 (17)
第1章绪论
1.1电力系统电压调整概况及本文主要内容
电能以其高效，无污染，使用方便，易于调控等优点普遍应用于社会各领域中。电力系统的出现推动了电能的应用的发展，使其进入了新的时代。电力系统的规模和技术水准已经成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统的负荷包括电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机等）所有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的工作电压是额定电压。当网络电压偏离额定电压时，将会对电气设备产生影响。
当电压过低时，将加大网络中的功率损耗，造成不必要的电力资源的浪费，还可能危及电力系统运行的稳定性；而电压过高，则可能损害各种电气设备的绝缘，为了增加并维持高绝缘水平，势必引起庞大的资金投入。为使电力系统电压保持在一合理水平，保证电力系统供电稳定，应对电力系统进行电压调节。输电系统使用串联电容补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。自1950年第一套 220kV串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了广泛的应用。
当前世界各国的电力工业正在大力推进市场化改革，我国也不例外。在电力市场条件下，参与电能交易的每一方都会追求本身的最大利益。在降低成本的条件下，减少不必要的浪费，有效合理的分配与利用电能是最可行的方案之一。
在电力系统无功功率平衡中，为保证系统要较高的电压水须采用平，必须要有充足的无功功率电源。但是要是所有用户的电压质量都符合要求，还必各种调压控制手段。要控制和调节负荷点处的电压有许多方法，如控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压；控制电压器变比调压；改变输送功率分布；改变电力系统网络中的参数等。
在输电线路上接入电容器，利用电容器上的容抗补偿输电线路中的感抗，是
电压损耗后的QX
U
分量减小，从而提高输电线路末端电压。本文以一段220kV输
电线路为例进行如下计算与分析：
1 、计算各元件的参数，并画出系统的等值电路。
2 、对给定的系统（变压器为主分接头，发电机电压额定），计算各点电压。
3 、采用线路中串联电容器的调压方法，确定串联电容器的容量，使发电厂220KV母线电压不超过240KV，变电所10KV母线电压在9.5KV到11.5KV之间。
4 、实现对串联电容器的实时控制。
第2章 串联电容补偿前系统电压计算
2.1 系统等值电路
系统等效电路图如图2.1所示。
图2.1 系统等效电路图
2.2 系统参数计算
2.2.1 变压器参数
变压器T1的各参数值：
Ω=Ω??=?=79.01035000024215001032
23212
111N N K T S U P R Ω=Ω??=?=1.2510350000
242151021210011
N N K T S U U X
MVA MVA j S I j P S N ）（25.12j 7.0)3501005
.37.0(10000001+=+=+=?
变压器T2的各参数值：
Ω=Ω??=?=59.01035000022015001032
23222
222N N K T S U P R Ω=Ω??=?=7.2010350000
220151022220022
N N K T S U U X
MVA MVA j S I j P S N ）（25.12j 5.0)350100
5.37.0(10000002
+=+=+=?
..
.
S3
2.2.2 输电线路及末端负荷的参数值：
线路参数：
Ω+=Ω?+??=
+=)427()20042.020007.0(2
1
j j jX R Z L L L S S B L 461016.6220108.222
1
21--?=????= var 81.29-var 2201016.62
124221M M V B Q Q N L B B =??-=-=?=?-
末端最大负荷：
MVA MVA S ）（150j 200)sin 250cos 250(max +=?+?=??
末端最小负荷：
MVA j MVA S )90120(sin 150cos 150min +=?+?=）（??
2.3 各点电压值
作为初步估算，先用符合功率计算变压器绕组损耗和线路损耗。
Ω=Ω++=++=38.8)759.079.0(21T L T LT R R R R Ω=Ω++=++=8.87427.201.2521）（T L T LT R X X X
MVA MVA j S LT )j113.48.10()8.8738.8(22015020022
2max +=+?+=??
MVA MVA j S LT )8.40j 9.3()8.8738.8(220
901202
22min +=+?+=?? 所以，
MVA Q Q j S S S S S B B LT ）（28.228j 212j 210201max max max 1+=?+?+?+?+?+=?? MVA j Q Q j S S S S S B B LT )68.951.125(j 210201min min min 1+=?+?+?+?+?+=??
利用首端功率求出最大负荷是降压变压器归算到高压侧的低压母线电压，电压值为：
V V U X Q R P U U k 4.116k )242
4
.11328.2288.10212242(0max 1max 10'max 3=?+?-=+-
=
V
V U X Q R P U U k 1.18k )242
8
.4068.959.31.125242(0m in 1m in 10'm in 3=?+?-=+-
=
按最小负荷时电容器全部退出运行来选择降压变压器变比，则有
V U U U U N t k 01.21911101.1993min 3min 3=?==‘
规格化后，取220000±分接头，即K=
2011
220
=.
第3章采用电力电容器串联补偿的电压调整计算
3.1采用电力电容器的电压调整原理与特点
3.1.1电力电容器的补偿原理
电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用串联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。
3.1.2电力电容器补偿的特点
（1）优点：电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便；有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右)；建设周期短；投资小；无旋转部件,运行维护简便；个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。
(2)缺点:电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节；通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸；电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷；无功补偿精度低,易影响补偿效果；补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。
3.2串联补偿容量的计算
分析电压损耗的计算公式，可以发现在传输功率一定的条件下，电压损耗的大小取决于线路参数电阻R和电抗X的大小。可见，改变线路参数也同样能起到调压的作用。
一般来说，电阻R是不容易减小的。在高压电网中，由于X>>R，PR/U 在电压损耗中所占的比例一般较QX/U要小，因此，通常都采用减小电抗来降低电压损耗。减小电抗的方法有：采用分裂导线；在电力线路中串联入静电电容器等。其等效电路图如图3.1所示：
图3.1线路串联电容等效图
未接入串联电容器补偿前有： A B B
PR QX
U U U +=+ (3-1) 电路串联电容补偿后
()
C A BC BC
PR Q X X U U U +-=+
(3-2)
假如补偿前后输电线路首端电压维持不变，即
'
A A U U = (3-3)
则有
()C B BC B BC
PR Q X X PR QX
U U U U +-++=+ (3-4) 经过整理可得到 [()()]BC C BC C BC B
U PR QX PR QX
X U U Q U U ++=
-+- (3-5)
式（3-5）方括号内第二项数值一般很小，可以略去，则有 ()BC
C BC B U X U U Q
=
- (3-6) 如果近似认为BC U 接近线路的额定电压N U ，则有 N
C U X U Q
=
? (3-7) 公式中U ?为经串联电容补偿后输电线路末端电压需要抬高的电压增量数值。 有公式（3-7）得：
220
*87.05150
C X =
=127.67Ω 高压网中X>>R,用串联电容器的方法改变线路电抗以减少电压损耗
PR QX
U U
+?=
（P 、Q 一定时）。 低压网中，R 较大，通过增大导线截面来改变电阻以减少电压损耗 未串联
C
X
时：
A A A
B A
P R Q X
U U +?= （3-8）
串联
C
X
后：
'()
A A C A
B A
P R Q X X U U +-?=
（3-9）
电压损耗减小了，则B U 电压水平提高了。
'C A
AB AB A
X Q U U U ?-?= （3-10） 则：
'()A
C AB AB A
U X U U Q =
?-? （3-11） 若A U 已知，且末端要提高的电压也已经给定， 则：
222
23.A A
C C C A
P Q Q I X U X +== （3-12）
由公式（3-12）得：
22
2
152.28282.4*127.67273.99var 219.01C Q k +==
3.3 串联电容器的选择
TCSC 是美国EPRI 建议的串联型FACTS 的第一代装置。与常规机械控制的串联电容补偿相比，它利用晶闸管控制串联接在输电线路中的电容器组，可大范围调节线路阻抗，并且可快速进行连续平滑调节，提高电力输送能力、平息地区性震荡、提高系统的暂态稳定性。
TCSC 有着非常简单的结构，可以直接串联于输电线路中无需变压设备。TCSC 主电路结构图如题3.2 所示，它主要有以下几部分主成：串联电容器组C 、反并连
晶闸管模块T、晶闸管控制电抗器L、氧化锌压敏电阻（MOV）和保护用旁路断路器BREAKER。
图3.2 TCSC主电路结构图
第4章控制系统设计
4.1控制系统总体设计
4.1.1原理电路图
Thyristor Controlled Series Compensation 晶闸管控制串联电容器补偿技术，是可控串联补偿技术的实现方案之一，也是最为成熟和使用最广的可控串联补偿实现方案。
本套TCSC系统整体方案设计如图 4.1所示，其主要包括信号接口模块、控制与保护模块、录播通信及监控等功能模块。
图4.1 TCSC系统整体设计图
4.1.2功能模块说明
（1）信号接口模块：主要完成信号的调理剂格力驱动等功能其中包括以下俩个部分：模拟量调理将传感器的输出调理成采集卡A/D输入通道相匹配的电压信号；同步信号的处理；开关量及触发脉冲的隔离驱动。
（2）控制保护模块：控制保护模块是整个系统的核心。控制保护模块主要实现各种控制算法和保护算法以及对晶闸管的脉冲触发。控制保护模块
同时还向监控系统提供TCSC 的运行信息。
（3） 录播模块：主要功能是记录TCSC 装置本身及线路的运行状态。录播模块和控制保护模块采用各自独立的采集通道。
（4） 通信模块：通信模块将整个系统有机连接在一起，通信模块负责向监控模块上传TCSC 运行状态及控制保护系统的相关信息和下传监控模块的控制命令。同时，通信模块还负责录播模块的数据上传。
（5） 监控模块：监控模块提供领号的人机接口。可通过监控模块获取TCSC 装置运行状态机器参数和远距离TCSC 装置下发指令。
4.1.3 通信系统设计
本设计系统采用ICP 通信模块实现控制保护工控机录波机和监控计算机的连接。通信系统示意图如图4.2所示。
图4.2 通信系统示意图
4.2 信号传输通道设计
信号接口模块主要完成电路的信号转换预处理及隔离驱动等功能。对模拟信号的处理如图4.3所示，模拟线号包括：三相电容器电压及电流，线路电流及电压，电抗器支路电流和MOV 支路电流。
图4.3 模拟线号的处理
开关量的输入输出都必须经过光隔离。输入的开关量包括接触器的开和状态和脉冲触发，如图4.4
所示。输出的开关量包括数字触发卡输出到晶闸管的的触
发脉冲和对接触器的开关炒作，如图4.5所示。
图4.4输入开关量
图4.5 输出开关量
4.3 控制及数据采集设计
4.3.1 控制采集卡硬件结构
控制保护系统的数据采集是利用一种基于ISA 总线及DSP 处理器的数据采集卡实现的。控制采集卡硬件结构如图4.6所示，主要包括DSP 处理器，高速A/D 转换器，ISA 总线接口三个部分。它对三相电容器的电压，电容器电流，电抗器支路电流，线路电流线路电压等模拟量进行采集，同时并对个电流电压进行傅里
图4.6控制采集卡硬件结构图
叶分析，求出基波分量和谐波分量，为控制算法和保护算法提供输入。
4.3.2 DSP处理器
控制采集卡选用的DSP处理器是TMS320F206,该芯片属于TI公司生产的TMS320F2XX系列。其主要特点如下：
●具有4.5K片内RAM和32K片内FLASH；
●32位累加器和32位算术逻辑单位；
●16位的地址总线和16 位的数据总线；
●运算速度可达40MIPS;
●价格低廉。
DSP是整个控制采集的核心。DSP定时启动A/D转换，转换后，将转换结果存入双端口RAM，并对采样结果进行分析，将分析结果也存入双端口RAM。然后DSP 产生一个中断请求信号，由控制机通过ISA总线将个双端口RAM中的分析结果读到内存中。
4.3.3 A/D转换器
A/D转换器选用的是MAX125，其转换精度高，转换速度快MAX125是MAXTM 公司生产的高速2*4通道，同不采样14位分辨率，逐次比较型A/D转换器芯片，单通道最大转换时间位3us。具有的4个采样/保持放大器可对4个通道的模拟信号同时采样，每个采样/保持器前端有双路选择，因此时即可接入8路模拟信号。其最大采样速率为250kHz,14位数据总线接口，且并行接口数据访问和总线释放的定时特性与绝大部分数字信号处理器（DSP）及16位/32位微处理器的特性兼容。因此，其转换结果可由这些处理器直接读取而不需要等待状态。本设计的每块采集卡包括两片MAX125,因此可以对16路模拟信号进行采集。
4.3.4ISA总线接口电路
ISA总线(Industry Standard Architecture）也称为AT总线，最高工作频率为8MHz。ISA总线同时具有8位和16位扩展槽结构，有两部分组成：一部分有63脚，这部分与PC/XT总线基本相同；另一部分有36脚，是AT机新增部分。本设计使用的是8位的62脚扩展槽。这62根线可分为6类：数据线、地址线、控制线、辅助线和电源线，根据本设计需要，对其重要线作简要介绍。
D0～D7共8位，双线数据线;
A0～A19共20位，地址线，只为输出信号；
IRQ3～IRQ9中断请求信号，用来从系统总线产生对CPU的中断，这些信号直接引导处理板的8259A中断控制器。一个上升信号沿将对CPU产生一个中断请求。硬中断请求信号和对应的中断向量号与外接设备如表4.1所示。
I/OR,I/OW IO读写信号;AEN 地址使能信号。
表4.1 中断请求信号对应的外接设备
4.4控制设计
控制程序流程图如图4.7与图4.8所示。控制采集卡只对模拟量进行采集。设定美洲玻采样24个点。因此，DSP处理器的定时器没0.02/24秒产生一次中断，即在每个采样点时刻中断，然后在定时器终端服务子程序中启动A/D转换。A/D 转换结束后，MAX125产生一个外部中断，DSP处理器在终端服务子程序中读取所有A/D转换通道在本次采样点时刻的采样值，并存储在DSP片内RAM区。
同时，每过半波周期，即即在每次新采样12个点以后，DSP对所有通道的A/D采样值进行24点的离散傅里叶分析，求出基波三次五次谐波的实部与虚部，并存储于双端口RAM中。然后由DSP通过ISA总线对控制工控机CPU产生一个上升沿信号IRQX，由控制工控机CPU将采样数据及处理结果读到内存中。
图4.7 控制程序流程图
图4.8 控制程序流程图
第5章课程设计总结
本文为对输电线路串联电容调压的设计，其中包括对线输电线路的电压、电流、功率分布等参数的计算。通过TCSC对线路进行电压调节，提高电网供电质量，保证电网的供电电压。通过此次课程设计，使我对输电网参数计算以及线路串联电容的计算有了进一步的掌握，同时也对课本所学的知识有了进一步的了解。
在这次设计过程中我碰到了一系列问题，例如在选择电容器的计算上容量上，还有调压范式的选择等。虽然这个系统在理论上是完全可行的，但我认为在实际中还有待改进，例如投切电容要做好抗干扰措施。频繁的调节可能造成系统的不稳定，这些都是要注意的问题。本次设计完全可以达到设计所要求的指标。不过还要经过实际应用才能得以进一步的改进。
1 引言 随着国内电力系统等行业对串联电容器补偿装置(以下简称串补) 需求量的的逐年增加,研究串联电容器型式试验就显得非常重要、可靠、准确地检测其试验电流更是重中之重,它对确保型式试验成功起关键作用。本文主要从理论、实践方面分析研究串联电容器型式试验中的阻尼放电问题,提出用罗氏线圈作为检测阻尼放电电流波形的常规传感器,并建立一套仿真模型用于优化串联电容器型式试验和罗氏线圈等电磁参数,确保串补用电容器型式试验可靠成功进行[1]。 利用MATLAB强大的数值仿真和数据处理能力，可对电气工程及其自动化专业的“自动控制原理”、“电力电子技术”、“电机及拖动基础”、“电力系统稳态分析”和“数字信号处理”等课程内容进行仿真、研究，然而在这方面的教学应用文献较多．引，并且大都停留在如何对MATLAB／sIMuLINK软件的操作和使用问题，其实对于大多数软件本身操作和使用可参照其详细的帮助说明。本文重点以两个学生的毕业设计内容和仿真结果为例，从专业教学环节角度探讨该仿真软件在电气工程类教学中的应用，从而培养本科生应用所学专用知识提高工程问题的建模和分析能力。 串补电容器就是在电力系统中串补使用的一种电力电容器。它在灵活交流输电技术中起着提高系统的功率因数、改善系统的电压调整率、增加系统的传输容量和提高系统的稳定性等重要作用[2]。
2 电容器及其相关知识 2.1 电容器的基础知识 电容器是在两个金属电极中间夹一层绝缘材料（介质）构成，它是一种储存电能的元件，在电路中具有交流耦合、旁路、滤波、信号调谐等作用。 （1）电容器的分类 ①电容器按结构可分为固定电容器、可变电容器、微调电容器. ②按介质可分为空气介质电容器、固体介质（云母、陶瓷、涤纶等）电容器及电解电容器. ③按有无极性可分为有极性电容器和无极性电容器。 （2）常用的电容器 ①圆片形瓷介电容器 瓷介电容器的主要特点是介质损耗较低，电容量对温度、频率、电压和时间的稳定性都比较高，常用在高频电路及对电容器要求比较高的场所。 ②圆片形低频瓷介电容器 该电容器供电子设备中对损耗和容量稳定性要求不高的电路使用或作旁路、耦合之用。 ③低频独石瓷介电容器 低频独石瓷介电容器用于旁路和低频隔直电路，特别适用于半导体电子电路，具有体积小、电容量大、特性稳定、电感小和高频性能好等优点。 ④云母电容器 云母电容器用于直流、交流和脉冲电路。云母电容器具有优良的电气性能，绝缘强度高、损耗小，而且温度、频率特性稳定，但抗潮湿性能差。 ⑤金属化纸介电容器 金属化纸介电容器的体积仅相当于纸介电容器的1/4。其主要特点是具有自愈作用，当介质发生局部击穿后，经自愈作用，其电气性能可恢复到击穿前的状态，但绝缘性能较差。该电容器广泛应用于自动化仪表和家用电器中，但不适用于高频电路，它的工作频率一般不宜超过几十千赫。 ⑥涤纶电容器
F23 备案号：7783—2000 中华人民共和国电力行业标准 DL／T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则 Technical guide for electric power system security and stability control 2000-11-03 发布 2001-01-01 实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准根据原电力工业部综科教［1998］28号文《关于下达1997年修订电力行业标准计划的通知》中所列项目任务《电力系统安全稳定控制技术导则》而编制。 电力系统安全稳定控制是保证电力系统安全稳定运行的重要措施。这类措施虽然已在电力系统中有较普遍的应用，但尚缺乏较全面、系统的技术规定来指导有关的科研、设计、制造和运行工作。本标准即为了适应这一要求而制定。 原电力工业部曾制定了《电力系统安全稳定导则》(1981年)，并且正在进行修订。该导则提出了对电力系统在扰动时的安全稳定原则要求。本标准是根据这些原则提出对安全稳定控制的技术要求。 本标准编写格式和规则遵照GB／T 1.1—1993《标准化工作导则第一单元：标准起草与表达规则第1部分标准编写的基本规定》及DL／T600—1996《电力标准编写的基本规定》的要求。 本标准附录A是标准的附录，附录B和附录C是提示的附录。 本标准由中国电机工程学会继电保护专委会提出。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国电机工程学会电力系统安全稳定控制分专委会和电力自动化研究院。 本标准主要起草人：袁季修、孙光辉、李发棣。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会负责解释。 目次 前言
谈晶闸管投切电容器TSC的触发电路 摘要：该文介绍了晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求，分析了两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题，指出了一种新型的从主回路晶闸管获取晶闸管电压过零信号的电路框图，以该电路支撑产生一系列触发电路，取得了优秀的触发效果。 关键词： 晶闸管投切电容器TSC, 触发电路 [ Abstract ] This article introduces theprinciple of the thyristor switched capacitor and the requirementfor a fast zero trigger. We analyzed two types oftrigger circuits for thyristor, presenting their characteristics aswell as the problems that exist. We plotted an circuit framediagram for a newly designed mechanism of acquiring the zerothyristor voltage signal from the thyristor in the main closedcircuit. Based on this circuit, a series of trigger circuits weregenerated and excellent trigger effects were achieved. Keyword: Thyristor Switched Capacitor (TSC),trigger circuit 前言：在快速无功补偿和谐波滤波装置中，要用晶闸管作为执行元件投切电容器，做为TSC电路，前文分析了三种TSC的主电路。执行元件晶闸管根据应用场合的不同，有饼式的、模块的和双向可控硅的不同结构型式。针对不同的主回路和不同的晶闸管型式,触发电路也不同。TSC要求在晶闸管电压过零点触发，确定晶闸管电压过零点的方法有两种，一种是从电网电压取得同步信号，一种是从晶闸管的阳极和阴极取得过零信号。 本文分析现存的各种触发电路的特点，由此推出一种新型的从主回路晶闸管上获取晶闸管电压过零信号的电路，以该电路支撑产生一系列触发电路，取得了优秀的触发效果。首先： 1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求 晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，
绪论 1、葛洲坝水电厂，输送容量达120万科kW；大亚湾核电厂单机容量达90万kW；上海外高桥火电厂装机容量320万kW，最大单机容量90万kW。我国交流输电最高电压等级达500kV。 2、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 3、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂，水电厂，核电厂 3、自动控制装置对送来的信息进行综合分析，按控制要求发出控制信息即控制指令，以实现其预定的控制目标。 3、电力系统自动监视和控制，其主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 4、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。 5、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量——动力元素和励磁电流。 6、电气设备的操作分正常操作和反事故操作。 7、发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。 8、电压和频率是电能质量的两个主要指标。 9、同步发电机并网运行操作是电气设备正常运行操作的重要内容。 10、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置 11、计算机控制技术在电力系统自动装置中已广泛应用，有微机控制系统、集散控制系统、以及分布式控制系统等。 12、频率是电能质量的重要指标。有功功率潮流是电力系统经济运行和系统运行方式中的重要问题。 13、电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置：按频率自动减载装置是电力系统在事故情况下较为典型防止系统事故的安全自动装置。 第一章 14、自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。 15、自动装置的结构形式主要有三种，微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统。 16、（简答）微型计算机系统的主要部件 1）传感器 2）模拟多路开关 3）采样/保持器 4）A/D转换器 5）存储器 6）通信单元 7）CPU 16、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。 17、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成 18、A/D转化器是把模拟信号转换为数字信号，影响数据采集速度和精度的主要因素之一。 19、一般把运算器和控制器合称中央处理单元（CPU）。/ 20、工业控制计算机系统一般由稳压电源、机箱和不同功能的总线模板，以及键盘等外设接口组成。 21、定时器是STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号，可完成定时、计数以及实现“看门狗”功能等。 22、键盘显示板主要有键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。 23、路由器的功能主要起到路由、中级、数据交换等功能。 24、采样过程：对连续的模拟信号x（t），按一定的时 间间隔 S T，抽取相应的瞬时值。 25、采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量。 26、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号
13.1基本概念及理论 电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。 13.1.1电压合格率指标 我国电力系统电压合格指标： 35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5% 10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7% 低压照明负荷： +5% ~ -10% 农村电网（正常） +7.5% ~ -10% （事故） +10% ~ -15% 按照中调调规： 发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%； 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。 220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。 13.1.2负荷的电压静特性
负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。 13.1.2.1 有功负荷的电压静特性 有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示 13.1. 2.2无功负荷的电压静特性 异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为 ― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。 ―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。 在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为 无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。 阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。 13.1.3.1电压与无功功率平衡关系 电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。
华北水利水电大学研究生结课论文 姓名杨双双 学号201420542396 专业控制工程 性质国家统招（√）单考（） 工程硕士（）同等学力（）科目电力系统稳定与控制 成绩
加强电网三道防线建设的建议 开题报告 1、选题的背景及意义 随着电网的发展，电网的动态特性日益复杂，电网运行稳定控制的复杂度也相对提升。然而近年来，美国，澳大利亚，瑞典等国家均发生了大面积停电，给这些国家的经济造成了巨大的损失，并严重影响了这些国家的社会生活，这些引起了国内外对电网安全运行的高度关注。为了确保电网的安全稳定运行，一次系统建立了合理的电网结构、配备完整的电力设施、安排合理的安全运行方式，二次系统应配备性能完备的继电保护系统和适当的安全稳定控制措施，这组成一个完备的防御系统，为三道防线。 《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受最大扰动能力的安全稳定标准分为三级： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障（出现概率较高的故障）]； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷[单一严重故障（出现概率较低的故障）]； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行是，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障（出现概率很低的故障）]。 三道防线是电力系统防御体系的重要组成部分，设置三道防线来确保电力系统在遇到各事故时的安全稳定运行，其定义如下： 第一道防线：由性能良好的继电保护装置构成，确保快速、正确地切除电力系统的故障元件。 第二道防线：由电力系统安全稳定控制系统、装置及切机、切负荷等稳定控制措施构成，对预先考虑到的存在稳定问题的运行方式与故障进行检测、判断和实施控制，确保电力系统的安全稳定运行。 第三道防线：由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成，当店里系统发生失步震荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制等措施，防止系统崩溃，避免出现大面积停电。第三道防线一般不站队特定的运行方式与
高压晶闸管串联阀触发电路的设计 随着柔性交流输电和高压直流输电设备在电力系统中越来越多的应用，使晶闸管在高电压大电流场合下的设计使用受到越来越多的关注。晶闸管串联阀在工作时，为了延长晶闸管的使用寿命，防止由于个别晶闸管未开通或开通不一致而导致工作时部分晶闸管承受过高的电压而击穿，从而导致整个阀组的损坏，要求阀组中的每个晶闸管均能快速可靠开通，并且具有良好的开通和关断一致性。这就要求晶闸管串联阀具有良好可靠的触发电路，能同时产生多路高尖峰脉冲，来驱动晶闸管串联阀组中各个晶闸管快速可靠开通。 本文研究的内容就是一种在实际项目中应用的晶闸管阀组的触发电路设计。 1 触发电路设计 触发脉冲电流的上升沿时间越短、峰值越大，晶闸管开通扩散的速度就越快，当所有晶闸管开通时间都大大缩短后，晶闸管之间开通的相对一致性就大大提高，从而降低了串联阀中个别晶闸管长时间承受过高电压而损坏的几率。 1.1 触发电路组成与工作原理 触发电路结构图如图1 所示，主要包括如下几个部分。 1）单相隔离供电变压器T1 变比为AC220/AC220、一次侧与二次侧间绝缘电压 35 kV，为脉冲回路提供产生脉冲电流所需的能量。 2）充电限流电阻R3 限制电容C1的充电电流。 3）防反流二极管D0 防止电容C1向变压器T1倒送能量。 4）储能脉冲电容器C1 储存产生脉冲所需的能量，最高充电电压Uc可达310 V。
5）阻容回路部分的R2和C2 起调整脉冲波形形状的作用。 6）脉冲CT 变比20/1，通过脉冲CT 形成最终触发脉冲。 7）放电电阻R1 限制放电电流。 8）非线性电阻R4 其转折电压为400 V，用于保护MOSFET。 9）脉冲信号板用来接收控制器通过光纤发来的脉冲光信号，经过光电转换，驱动MOSFET（IR FP460）开通与关断，使电容C1 受控制器的控制进行放电。脉冲信号板从变压器T1 二次侧取能，通过单相变压器AC220/AC20，经过整流滤波，由7805 和7812 输出稳定的+5 V和+12 V电源，为脉冲信号板提供供电电源。 10）BOD 模块用来保护晶闸管在承受过电压时触发导通，防止晶闸管被高压击穿。 触发电路工作原理：隔离变压器T1 一次侧接AC220 V电源，二次侧通过电阻R3和二极管D0向电容C1充电，当C1上的电压达到峰值AC220 V，即310 V左右时，二极管反向截止，电容C1 上保持310 V左右的电压。当控制器发出触发脉冲信号，信号经过光纤传导至脉冲信号板，经光电转换后驱动MOSFET开通，电容C1开始通过电阻R1放电，这样就有瞬间大电流通过8 个接在晶闸管门极的CT，通过CT同时产生8 路晶闸管触发电流信号。 1.2 触发电路的电位 在高压条件下，晶闸管串联阀的绝缘问题是非常重要的一个环节，如果绝缘问题处理不好，那将会严重影响设备运行的安全性与可靠性。 触发电路的高电位部分和低电位部分之间的隔离主要是靠触发CT 和穿过CT 的10 kV 绝缘的电流线，为了降低对触发CT 绝缘等级的要求，减小在高压条件下串联阀主回路对脉冲回路的影响，同时降低对脉冲回路绝缘等级的要求，将变压器T1 二次侧的地直接接在晶闸管串联阀的第4和第5 个晶闸管之间，即串联阀主回路的中点电位，将脉冲回路的电位拉高至1/2 高电位，如图1中标记为中点电位点的地方。从而使整个串联阀结构的电位全部提高，这样，绝缘的要求就加到隔离供电变压器T1 的一次侧和二次侧之间，而这里选用的变压器T1 的一次侧与二次侧绝缘水平达到35 kV，能够很好的满足10 kV 电压等级的要求。这样设计能够大大降低串联阀结构设计当中对绝缘的要求，也降低了对触发电路的绝缘要求。 脉冲信号板的地与变压器T1 一次侧的中点电位点相连，使脉冲信号板的电位也拉到高电平，从而使脉冲信号板能够在高电压下可靠工作。 1.3 触发电路参数对脉冲波形的影响
电容器的串并联的计算方法 电容器的串并联的计算方法 电容器并联时，相当于电极的面积加大，电容量也就加大了。并联时的总容量为各电容量之和：C并＝C1＋C2＋C3＋…… 顺便说说电容器的串联。若三个电容器串联后外加电压为U， 则U＝U1＋U2＋U3＝Q1/C1＋Q2/C2＋Q3/C3， 而电荷Q1＝Q2＝Q3＝Q，所以Q/C串＝（1/C1＋1/C2＋1/C3）Q 1/C串＝1/C1＋1/C2＋1/C3 可见，串联后总电容量减小。 电容器串联时，要并联阻值比电容器绝缘电阻小的电阻，使各电容器上的电压分配均匀，以免电压分配不均而损坏电容器。 又可知，电容的串、并联计算正好与电阻的串、并联计算相反。 电压是充电时的电压，容量与电流，电压的关系和功率相似，和负载有关， 电压和容量为定量时，负载电阻越小，电流越大，时间越短 电压和负载为定量时，容量越大，电流不变，时间越长 但实际放电电路中，一般负载是不变的，电容的电压是逐渐下降的，电流也就逐渐下降。 1.电容量(uf)=电流(mA)/15 限流电阻（Ω）=310/最大允许浪涌电流 放电电阻（KΩ）=500/电容(uf) 2.计算方式C=15×I C为电容容量单位微法i设备为工作电流单位为安 如一个灯泡的电阻为0.6安电容就选择15×0.6＝9微法在电路里串连9微法的电容就可以了 3.经验公式，1uF输出50mA（如果是线性的话，10000F的超级电容可以达到500兆安培的浪涌电流）还有
4.半波整流方式计算应该是每uF电容量提供约30mA电流，这是在中国的50Hz220V线路上的参考。 全波整流时电流加倍，即每uF可提供60mA电流。 而我比较清楚的是，书本上的公式：R*C≥（3～5）*T/2,需要知道纹波成份中的频率最低信号的频率是多少（即最大的T)，然后来确定C的值。 电容的容量。 电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。 ④电容的容量单位和耐压。 电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。换算关系：1F＝1000000μF， 1μF=1000nF=1000000pF。 每一个电容都有它的耐压值，用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 电力电容器计算：如标称电压690v，容量15kvar的三相电容组。用于600v电路中，三角形接法，则实际有效的容量为：s=15kvar*600*600/（690*690）=11.34kvar。 即：容量和电压成平方比关系
摘要：近年来，伴随着经济社会的快速发展，电力系统规模的不断扩大使得电网体系的结构日趋复杂，电力设备单机容量逐步提高，与之相关的电力系统安全稳定问题也不断涌现。积极研究和运用先进的安全稳定控制技术不但可以使电力系统运行的可靠性大大提高，而且可以直接带来可观的经济效益。从电力系统安全稳定的相关概念入手分析了电力系统安全稳定控制的相关技术，然后就这些技术在电力系统中的实际应用进行了说明，旨在为电力部门提高安全稳定控制水平提供参考。 关键词：电力系统；安全稳定；控制技术；应用 电力作为当今社会最主要的能源，与人民生活和经济建设息息相关。供电系统如果不稳定，往往导致大面积、长时间的停电事故，造成严重的经济损失及社会影响。因此，学习电力系统安全稳定控制理论并研究适应时代发展要求的新的电力系统安全稳定控制技术对于实现当前电力资源的合理配置、提高我国现有电力系统的输电能力和电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。 一、电力系统安全稳定控制概述 1.电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率，它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 2.电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同，电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种：一是就地控制模式。在这种控制模式中，控制装置安装在各个厂站，彼此之间不进行信息交换，只能根据各厂站就地信息进行切换和判断，解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统，在调度中心设置有总控，对系统运行状态进行实时检测，根据系统的运行状态制定相应的控制策略表，发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置，能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送，并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 二、电力系统安全稳定控制的关键技术
第4章 交流电力控制电路和交交变频电路 4.1光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。 解: α=O 时的输出电压最大,为 Uomax=1)sin 2(10 1U t U =∏?∏ω 此时负载电流最大,为 Iomax=R U R u o 1max = 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时,有: Pmax=Uomax Iomax=R U 2 1 此时, Uo=18.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin 解得 ?=54.60α 同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=15.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin ?=90α 4.2交流调压电路和交流调功电路有什么区别?二者各运用于什么样的负载?为什 么? 答:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同,二者的区别在于控制方式不同。 交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波,再断开几个周波,通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动,也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外,在高电压小电流或低电压大电流直流电源中,也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶
闸管相控整流电路,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压,其电压电流值都不太大也不太小,在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。 交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大,没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。 4.3.是TCR,什么是TSC?它们的基本原理是什么?各有何特点? 答:TCR是晶闸管控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。 二者的基本原理如下; TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角 的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。 TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率)。 二者的特点是: TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。 TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要。其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果。 4.4单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同? 答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不同。 单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电。 而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定。 4.5.交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么? 答:一般来讲,构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多,最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时,最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时,交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时,输出电压一周期所包含的电网电压段数减少,波形畸变严重,电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。 4.6交交变频电路的主要特点和不足是什么?其主要用途是什么? 答:交交变频电路的主要特点是: 只用一次变流效率较高;可方便实现四象限工作;低频输出时的特性接近正弦波。 交交变频电路的主要不足是: 接线复杂 如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低;输出功率因数较低;输入电流谐波含量大,频谱复
引用为什么在一个大的电容上还并联一个小电容 因为大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作（动手拆过铝电解电容应该会很有体会，没拆过的也可以拿几种不同的电容拆来看看），这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）。大家知道，电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小的ESL，这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF、几百pF的。而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地（这电容叫做去耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容。它越靠近芯片的位置越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。 电容的串并联容量公式-电容器的串并联分压公式 1.串联公式：C = C1*C2/(C1 + C2) 2.并联公式C = C1+C2+C3 补充部分： 串联分压比——V1 = C2/(C1 + C2)*V ........电容越大分得电压越小，交流直流条件下均如此并联分流比——I1 = C1/(C1 + C2)*I ........电容越大通过的电流越大，当然，这是交流条件下 一个大的电容上并联一个小电容 大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）。 电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。 所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。
电力系统中自动化控制技术的应用 电力系统中自动化控制技术的应用 摘要：电气自动化技术在电力行业中的应用，让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。谈谈电气自动化控制技术在电力系统中的应用。关键词电力系统自动化控制技术应用 城市化进程与人们生活水平的飞速发展让人们对电能需求越来越大，因而随着计算机技术的发展，电气自动化控制技术在电力系统中应用范围也在逐步扩大，电气自动化控制技术在电力系统中的应用让劳动生产力、劳动生产时间、劳动成本等都得到了有效的节约，成本节约也只是其中的一项，资源的最大化利用才是其中最为根本的优势所在。电气自动化技术在电力行业中的应用，让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。 1电力系统中电气自动化控制技术的应用 1.1电力系统中应用电气自动化控制技术的发展现状。传统的供变电设备与控制系统已经无法对现代电力生产与配送需求进行满足，所以电气自动化控制技术的快捷、稳定、安全等优势让我国的电力系统的发展更加多元、复杂、广
泛。降低了电力企业生产成本也让电能的配送服务更加高效，电力供应的安全与稳定是电力企业在市场竞争中的重要武器，因此电力自动化控制技术的研究水平标志着我国电力企业发展运行中的进步与创新。 1.2电力系统中电气自动化控制技术的作用和意义。我国科学技术的不断完善与进步，让计算机技术在各个行业的普及度得到了很大跨度的提升。在电气行业的技术发展中也因为得到了计算机技术与PLC技术的辅助获得了长足性的发展。计算机在电力系统中承载着重要的核心作用，是电力系统中供电、变电、输电、配电等各个环节的基础支撑，并起着重要的调控作用。PLC技术是让电力系统进行自动化控制的一项技术，主要的作用是让电力系统的数据信息收集与分析可以更加准确，传输的过程更加稳定，并在此过程中将电力系统的运行成本进行了有效的降低，侧面提升了电力系统的整体运行效率。 2电气自动化控制技术在电力系统中的具体应用 2.1电气自动化控制的仿真技术。电气自动化技术因为得到我国专业科研人员的重点研究与发展，技术创新步伐正在不断加快。电力系统中电气自动化技术也因为科研人员的深入性研究，达到了国际标准。值得一说的是其中的仿真建模技术，不仅提升了数据的精确性与传输数据效率，同
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400V晶闸管串联调压电容无功补偿装置及试验 作者：王民慧， 李民族， 王武， 王世蓉， WANG Min-hui， LI Min-zu， WANG Wu， WANG Shi-rong 作者单位：贵州大学,贵州,贵阳,550003 刊名： 电力电子技术 英文刊名：POWER ELECTRONICS 年，卷(期)：2011,45(5) 参考文献(4条) 1.伏祥运;王建赜;张小聪三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器[期刊论文]-电网技术 2006(22) 2.李民族;唐晓玲;李颖新型电容无功补偿方法及接线[期刊论文]-电网技术 2004(16) 3.李民族;李秦伟晶闸管串联调压电容无功补偿方法[期刊论文]-电力电子技术 2000(01) 4.王武;李民族;唐晓玲晶闸管串联调压电容无功补偿装置特性及试验[期刊论文]-电力电子技术 2006(05) 本文读者也读过(10条) 1.李颖.张鸽梅.LI Ying.ZHANG Ge-mei晶闸管串联调压电容无功补偿装置及其应用[期刊论文]-机械与电子 2010(7) 2.丁勇.王秀丽考虑无功资源价值的无功实时定价[期刊论文]-西安交通大学学报2004,38(12) 3.黄明.HUANG Ming基于DSP的动态无功补偿装置的研究设计[期刊论文]-煤炭工程2011(4) 4.刘景远.李民族.唐晓玲.王世蓉.LIU Jing-yuan.LI Min-zu.TANG Xiao-ling.WANG Shi-rong晶闸管控制串联电容换级特性研究[期刊论文]-电力自动化设备2005,25(6) 5.甘世红.俞渊.褚建新.顾伟基于晶闸管串联的高压电机调压起动控制装置[会议论文]-2010 6.朱国荣.李民族.刘晓东.王婷婷配电变压器的晶闸管串联调压方法[期刊论文]-变压器2002,39(7) 7.谢从珍.刘洋.王建国.XIE Cong-zhen.LIU Yang.WANG Jian-guo铁路隧道复合绝缘子运行特性分析[期刊论文]-电瓷避雷器2011(2) 8.邱飚.肖卫初.徐兰云.张学军.QIU Biao.XIAO Wei-chu.XU Lan-yun.ZHANG Xue-jun调压管驱动式电压倍增器及其实验[期刊论文]-沈阳师范大学学报（自然科学版）2009,27(2) 9.汤昕.TANG Xin农网10kV配电变压器的防雷改进措施研究[期刊论文]-电瓷避雷器2011(2) 10.文明.彭建春.蒋海波.WEN Ming.PENG Jian-chun.JIANG Hai-bo计及无功电源价值的无功费用分摊[期刊论文]-湖南大学学报（自然科学版）2010,37(9) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/5d7517477.html,/Periodical_dldzjs201105036.aspx
基于响应的电力系统暂态稳定控制技术探讨 发表时间：2018-10-01T11:18:49.463Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：孟祥华郭珂 [导读] 摘要：基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势，它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响，也可以不事先预想故障集合与运行方式。 （国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐 830011） 摘要：基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势，它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响，也可以不事先预想故障集合与运行方式。运用该项技术能够有效、全面的制定出合理的控制措施，对电网运行中的暂态安全稳定加以水平提升。 关键词：电力系统；暂态；稳定控制；技术分析 引言：维持电力系统的安全运行一直以来是保障社会安定和经济发展的重要因素之一。为保障电网稳定运行，我国大型互联电网通常配置了特定的继电保护及安全稳定控制系统，构成了电网安全稳定运行的三道防线。其中，常规二道防线具有针对性强、速度快、可靠性高等特点，但若实际扰动超出了它所涵盖的事件范围，则无法做出有效应对。此外，二道防线的失稳判据和控制策略都是基于离线仿真计算得到，其可靠性严重依赖于仿真模型和参数的准确性。因此，我国现有的暂态稳定控制技术在适应性、控制效率、可靠性等方面仍存在诸多不足。 1.电力系统安全稳定性分类 功角稳定：主要指电网中的互联系统内部的同步发电机，在受到扰动冲击之后还能保持同步的运行能力，是电力系统中的重要热点问题。若功角发生失稳现象，则会引起控制系统中正在运行的发动机转子之间产生的相对角度逐渐扩大.最后难以维持同步运行，从而会在电力系统中产生电压、功率等电气量的不断震荡，导致整个系统的崩溃。电压稳定：主要指在电力系统的初始运行状态下，遭受到一定的扰动后，仍然能够保持全部母线维持稳定电压的能力它主要是由于负荷需求和电力系统向负荷供电之间形成的一种保持平衡的能力。若系统提供的负荷功率随着电流的增大而增大时，则系统的电压处于稳定状态。若系统提供的负荷功率不能随着电流的变化而变化，则系统的电压处于失衡状态。 2基于响应的电力系统稳定性判别技术 2.1基于响应的功角稳定判别技术 数值预测技术是用来判别电力系统功角稳定的重要技术，此类方法主要是利用实测相应信息，然后在通过各类数学方法对发电机的功角摇摆曲线进行预测。此项技术的运用能够有效的判断功角的运动数值是否不小于某一闭值，从而确定系统的暂态稳定性。数值预测技术主要是运用数值序列的排列方式进行分析从而发现有效数据，不用依赖电力系统中的数学模型和参数，只通过数学中的三角函数拟合、多项式拟合以及泰勒级数等方式便可对系统的暂态稳定性作出判别。如可以运用响应数据作为判定基础，对量测数据进行插值运算或是进行曲线拟合等数值运算，进而得到发电机的转子角与角速度的高阶导数，从而获得暂态稳定性的有效数据。 2.2基于响应的暂态电压稳定判别技术 当前在电力系统电压稳定的相关问题研究中，基于响应的电力系统暂态稳定研究还较少，主要是集中在长期电压稳定的领域。运用戴维南等值跟踪系统能够有效的对暂态电压下的稳定状态进行很好的判别，并通过与实时测量信息的结合实现对对系统的稳定控制与分析。在电力系统中只需将任意负荷点在任意时间等值为一个电势源经等值阻抗向该节点负荷供电的一个单机系统，就是戴维南等值。若电力系统中的这一负荷节点电压出现崩溃现象，造成电压出现大幅下降但戴维南等值的电势却变化不大，则电压处于失稳状态。 3.基于广域响应的暂态稳定紧急控制 由于系统的广域响应已包含了电网的所有特征信息，包括运行工况、事故信息等，基于广域响应确定最优的紧急控制地点并计算相应控制量已成为可能。该类控制技术无需制定针对性的策略表，省去了繁琐的计算过程，且基于当前系统的真实性状进行计算，达到“全局分析，实时决策”的目的。此外，通过PMU/WAMS开展数据集中分析，可根据全局信息实现各地区控制装置间的协调、经济运行，是最理想的稳定控制模式。目前，基于广域响应的紧急控制方法研究大多建立在EEAC基础上。提出了一种基于量测数据的闭环暂态稳定紧急控制方法：基于等值单机轨迹，应用广义Hamilton理论定量估计所需的紧急控制量，从而实现在线紧急切机决策。根据等值功角-不平衡功率相平面轨迹，利用曲线拟合外推方法预测系统的完整减速面积。基于单机能量函数，以判别失稳时刻等值单机系统的动能作为剩余减速面积，计算系统到达不稳定平衡点前需降低的等值机械功率，并在计算过程中进一步考虑了失稳判别与紧急控制间的时延所带来的影响。在此基础上，根据等值单机面积积分公式，通过迭代求解方法计算需降低的等值机械功率，提高了切机量的计算精度。 该类紧急控制方法基于等值单机受扰轨迹进行切机量计算。对系统模型参数依赖性小，可应对复杂故障场景，具有良好的适应性。但是，该类方法依赖于全网发电机量测，计算量大、通讯要求高。由于当前广域信息尚存在不确定性时滞，可能会严重影响紧急控制的时效性。 4.展望 基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术，摆脱了传统事件驱动型稳控技术对系统元件模型和参数的依赖，可应对各种复杂运行工况与故障情形，具有极大的在线应用前景，是未来电网安全稳定控制技术的重要发展方向。但WAMS技术尚处于发展初期，虽然在广域动态数据的同步采集和通讯方面已经取得了长足的进展，但在如何高效利用PMU数据，挖掘可靠的系统稳定性特征方面还需进行大量工作，应涉及以下几个方面内容： 一是相关研究中尚未涉及时滞问题和坏数据问题。实际电网在采样和通讯过程中，存在不确定性时延和噪声干扰，将对暂态稳定控制技术的时效性产生重大影响。因此，需建立合理的数学模型研究广域通信时滞的机理，分析所带来的影响并制定有效的应对方法。同时，可研究针对性的滤波方法，从而提高暂态稳定控制技术的抗干扰能力。 二是需进行基于多种控制措施的紧急控制策略研究。实际电网中可用于改善系统暂态性能的控制措施包括：切机/切负荷、HVDC功率调节等。因此，可综合各类控制措施的特点，根据系统实际需求启动最佳的紧急控制策略，以最小代价维持电网暂态稳定。 三是基于实际响应的暂态稳定控制技术，无法准确获知系统未来的真实轨迹，不能对控制后系统的特征进行先验评估。为防止紧急控制过控或欠控所造成的损失，可结合一定的系统快速仿真手段，实现失稳判别的防误和控制策略的校核，进一步提高暂态稳定控制技术的
专升本《电力电子学》 一、（共75题,共150分） 1. 在电力电子变换器的控制中，经常采用（）技术（2分） A.脉冲幅值调制PAM B.脉冲频率调制PFM C.脉冲宽度调制PWM D.脉冲相移键控PSK .标准答案：C 2. 状态空间平均法是指在一个开关周期中，用变量的平均值替代其（）（2分） A.瞬时值 B.积分值 C.有效值 D.估计值 .标准答案：A 3. 额定电流为200A的电力二极管，允许长时间通过电流的有效值为（）（2分） .标准答案：D 4. 半控器件有（）（2分） A.电力二极管D B.电力三极管BJT C.晶闸管SCR D.电力场效应晶体管P-MOSFET E.绝缘门极双极型晶体管IGBT F.门极可关断晶闸管GTO .标准答案：C 5. BOOST型DC/DC变换器不可以（）工作（2分） A.空载 B.半载 C.满载 D.过载 .标准答案：A 6. 开关电源的效率（）串联调压的线性稳压器（2分） A.不高于 B.等于 C.不低于 D.不确定，与占空比有关 .标准答案：C 7. 电压源型桥式变换器的桥臂上、下管驱动信号之间必须设置死区时间的原因是（）（2分） A.开关器件存在反向恢复时间 B.提高直流电压利用率 C.可以低压穿越（Low Voltage Ride Through） D.避免桥臂直通故障（Shoot Through） .标准答案：D 8. 单相全桥电压源型逆变器的最大输出电压基波有效值为（）（2分） .标准答案：B 9. 高频PWM整流能减少输入电流谐波，显著提高交流侧（）（2分） A.位移因数 B.功率因数 C.基波因数 D.畸变因数 .标准答案：B 10. 三相全控桥式整流电路，直流侧为纯电阻负载，控制角α的有效移相范围是（）（2分） °～90° °～120° °～150° °～180° .标准答案：B 11. 单相交流电压控制器，输出电压的有效值（）输入电压有效值（2分） A.不大于 B.等于 C.不小于 D.不确定，与控制角和负载阻抗角有关 .标准答案：A 12. 单相交流电压控制器，阻感性负载，负载阻抗角为Φ，仅当α在（）之间连续变化，才能够连续调节输出功率（2分） ～Φ B.Φ～π ～π D.不确定，与导电角有关 .标准答案：B 13. 电力电子装置中的散热器主要解决（）的散热问题（2分） A.电抗器、变压器 B.开关管 C.电容器 D.电阻器 .标准答案：B 14. 在高频开关变换器中，半导体开关器件的主要损耗是（）（2分） A.通态损耗 B.开通损耗 C.断态损耗 D.关断损耗 E.开关损耗 F.静态损耗 .标准答案：E 15. 采用（），既可以减小开关损耗，又可以提高装置的效率（2分） A.强宽脉冲驱动 B.缓冲器 C.谐振零开关技术 D.双窄脉冲驱动 .标准答案：C 16. 理想的零开关，应该是通过（），使开关器件在（）下关断，在（）下开通（2分） A.缓冲电路；零电压；零电流 B.缓冲电路；零电流；零电压