基于VCR的动态无功补偿方案

动态无功补偿器的控制算法摘要: 针对无功动态补偿问题 ,通过分析单相系统结构原理 ,提出一种新型的基于直流侧电容电压控制和系统无功电流反馈控制的算法 ,直接对装置输出的电流进行控制 ,避开监测有功和无功电流分量的繁琐过程 ,简化了监测谐波的过程。

所提出算法的控制目标是使补偿装置发出的电流为系统的无功电流 ,该算法包括电流和电压 2个反馈环。

电流环采用滞环比较的方式 ,将计算得到的目标电流和补偿装置实际输出的电流进行闭环比较;电压环采用周期控制思想。

通过说明直流侧电压和变流器两侧功率传输的关系 ,推导出损耗电流与直流侧电压的变化关系公式;提出损耗有功电流和负荷无功电流的计算方法 ,以及直流侧电压的控制策略;数值仿真计算和动态模拟实验结果表明该算法无功补偿效果良好。

关键词: 控制算法; 直流侧电压控制; 损耗电流; 无功电流; 仿真Abstract:Comparison between simulative and recorded data of short-circuit currentAbstract :the simulative results and the actual recorded data of a short-circuit fault in power grid are compared.It shows that they are matched well with small error,which consisted of the wave recording error and the simulative calculation.The former includes CT error,relay protection (fault recorder) error and virtual value calculation error.The latter includes operation mode simulation error and element parameter error.The proper control of influencing factors,such as calculation method (based on power flow or not),zero-sequence mutual inductance,low voltage small generators,load models,etc,the error can be controlled with in 5%,which means that,the current short-circuit current calculation method is advisable.Key words:short-circuit current,virtual value,instantaneous value,simulation,wave record引言各种非线性、冲击性装置的广泛应用 ,给电网带来了大量的谐波和无功功率污染，如何有效地治理谐波和无功功率的污染已经成为一个备受关注的问题。

关于动态无功补偿技术关于动态无功补偿技术摘要：在工矿企业中，绝大多数的用电设备属于感性负荷，这些设备在运行中要吸收大量的无功功率，所以，改善工矿企业用电的功率因数是提高用电效率、节约电能的重要手段。

关键词：动态无功；补偿技术；效益引言随着我国电力工业的迅猛壮大，电网逐步扩张，电力负荷增长很快，电网的经济运行日益受到重视。

降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。

1 无功补偿的介绍1.1 无功补偿的原理电感和电容是两种性质相反的元件，供电系统中的用电设备大多是感性负载，用电容器补偿感性负载所需的无功功率，提高系统功率因数，称之为电容补偿，这也是无功补偿的原理。

1.2 无功补偿的意义（1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。

（2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos？准=0.8增加到cos？准=0.95时，装1kVar电容器可节省设备容量0.52kW；反之，增加0.52kW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。

因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

（3）降低线损，由公式ΔP%=（1-cos？准1/cos？准2）×100%得出（其中cos？准1为补偿前的功率因数，cos？准2为补偿后的功率因数）。

补偿后，cos？准2>cos？准1，降低线损率，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，都直接决定和影响着供电企业的经济效益。

1.3 电网中常用的几种无功补偿方式（1）高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6～10kV母线上。

这种补偿方式只能补偿6～10kV母线前侧线路上的无功功率，母线后侧厂内线路的无功功率得不到补偿。

因此变压器的视在负荷及变压器的损耗并没有少。

所以这种补偿方式的经济效果比较差，但这种补偿方式的初期投资比较低，且便于集中运行维护，而且能对变电站高压侧的无功功率进行有效的补偿，以满足滨海供电公司对变电站总功率的基本要求。

IDVC—电容器柜（004）
主要元件 电容器 避雷器 放电线圈 限流熔断器 主要功能 提供容性无功
电容器
厦门华电开关有限公司2011年销售预算启动大会 厦门华电开关有限公司 年销售预算启动大会 Xiamen Huadian B2011 Sales Budget Kick-Off Meeting
厦门华电开关有限公司2011年销售预算启动大会 厦门华电开关有限公司 年销售预算启动大会 Xiamen Huadian B2011 Sales Budget Kick-Off Meeting
产品特点2——频繁投切 产品特点2——频繁投切
永磁机构，适合频繁投切； 永磁机构，零部件少，可靠性高； 机械寿命可达150000次；
厦门华电开关有限公司2011年销售预算启动大会 厦门华电开关有限公司 年销售预算启动大会 Xiamen Huadian B2011 Sales Budget Kick-Off Meeting
IDVC概述 IDVC概述
IDVC智能动态无功补偿装置可应用 于电力系统和工矿企业35kV、66kV、 110Kv、220kV变电站之中，并联安装 于变电站6kV或10kV母线上，用于稳定 母线电压、提高功率因数、降低网络损 耗、节约电能消耗。
投切开关 +
涌流 过电压 损耗 电容器 寿命 维护费用 成本
很大 很大 小 3-5年 高 较低
很大 很大 小 3-5年 高 低
无 无 大 5-7年 很高 高
无 无 小 8-10年 低 中等
厦门华电开关有限公司2011年销售预算启动大会 年销售预算启动大会 厦门华电开关有限公司 Xiamen Huadian B2011 Sales Budget Kick-Off Meeting

故该补偿器可以补偿的电压升高为
故该补偿器可以补偿的电压下降为
3.3 动态无功功率补偿的原理
★例： 吸收50Mvar容性无功功率时补偿器电压下降0.05pu ，则：
当电源电压下降5%时补偿器所吸收的容性无功功率为： 当电源电压上升5%时补偿器所吸收的感性无功功率为：
3.3 动态无功功率补偿的原理
可见 ，所需容量分别比理想补偿器所需容量减小了一 半 。但是连接点电压也不能像理想补偿那样保持恒定 。 当系统电压下降5%时 ，连接点电压下降2.5%； 而当系 统电压上升1%时 ，连接点电压上升0.5%。
3.2 动态无功功率补偿的主要功能
1 、改善功率因数 可以对动态无功负荷的功率因数进行校正 。不但能把平均功率因数补
偿到所需的值 ， 而且使动态功率因数保持在一定的范围内。
2 、改善电压调整 能通过发出和吸收无功功率来提高电压和降低电压 ， 防止过电压和欠
电压。
3 、减少电压波动 由于反应迅速 ， 所以能补偿快速变化的电压波动 ， 减少电压闪烁 ，
工作原理： ※在过励磁运行时 ， 向系统供给无功功率而起无功电源作用 ， 能提高
系统电压； ※在欠励磁运行时 ， 它从系统吸收无功功率而起无功负荷作用 ， 可降低系
统电压。
优点 :能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。
缺点 :有功损耗大 、运行维护复杂 、响应速度慢 ， 小容量的调相机每kVA容 量的投资费用比较大 ，近来已逐渐退出电网运行。
的电压— 电流特性 系统无功负载正常时的工作点（A） :
系统无功负载正常时的特性与补
偿器特性都交与纵轴上电压为Uref的
点统。无功需负补载偿增器大提时供：无 功 功 率 。
假设没有补偿器而无功负载增大至 特性l 2 ， 则系统工作点变为纵轴与l 2 的 交点B； 采用理想补偿器C点； 实际 补 偿器D点。