徐大勇

【摘要】本文針對電力系統(tǒng)中可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置規(guī)劃等問題，提出一套新的概率計算和求解方法。基于系統(tǒng)基波與諧波的電壓、阻抗和電流具有隨機特性，借助于線性近似方法，以較便捷方式計算和評估該問題的概率臨界值，并利用靈敏度分析衍生一個快速決定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置安裝的最佳位置指標。最后提出一個最佳化求解法則，決定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置的最佳容量大小。

【關(guān)鍵詞】新型；可連續(xù)調(diào)節(jié)；無功補償裝置

１無功補償裝置應用的現(xiàn)狀

無功功率對于電網(wǎng)有著十分顯著的影響，具體來看表現(xiàn)在如下一些方面：隨著無功功率的不斷提升，容易使得電流伴隨增加及相應的視在功率提升，最終導致發(fā)電裝置、變壓裝置等電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的電流容量增大；無功功率的不斷增加也能夠驅(qū)使總的電流有大幅度的提升，這種提升將導致相應的設(shè)備及電線產(chǎn)生更多的損耗；隨著無功功率的增加，變壓裝置的電壓降也會隨之增加，如果這種增加屬于來自于沖擊性的無功功率，很容易導致電壓的大幅度波動，從而極大的降低了電網(wǎng)供電的總體品質(zhì)。

鑒于上述問題，有效的應用無功補償裝置能夠很好的處理無功功率的變動帶來的損耗，確保供電品質(zhì)的提升。就目前情況來看，電網(wǎng)所采用的無功補償裝置多是利用有級投切并聯(lián)電容器的技術(shù)，采用接觸器及真空開關(guān)等類型的開關(guān)器件來實施有級投切。盡管這種方法有一定的效果，但卻也存在著諸多的不足，需要加以重視。首先，電容器具有分級補償?shù)奶匦?，采用這種無功補償方式的投切很難與切實的需求狀況相適應，很容易出現(xiàn)補償過度或補償不足的狀況，并且在輕載狀況下會發(fā)生投切方面的振蕩。這種振蕩會嚴重威脅電容器的使用壽命，也會引發(fā)電網(wǎng)電壓的持久性振蕩。其次，在電容進行投入的過程中，會產(chǎn)生較為強烈的沖擊電流。在電容器沒有充電的狀況下，其電壓值是零，因而在合上開關(guān)的時候會帶來一個量值較高的沖擊電流。這種量值較高的沖擊電流不僅會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊作用，也很有可能導致電壓發(fā)生閃變，從而也會使得電容器使用壽命減少，并且也降低了各種電氣設(shè)備運行的可靠性。

2可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置的應用

本研究將順應世界潮流與實際需要，針對目前應用最為廣泛可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置，提供一個考量電力系統(tǒng)實際運轉(zhuǎn)情況，不增加電力系統(tǒng)的復雜程度的裝設(shè)方式（并聯(lián)方法的應用），以改善電力方面的問題。

可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置是在機械投切式并聯(lián)電容器的基礎(chǔ)上，利用大容量晶閘管代替斷路器等觸點式開關(guān)而發(fā)展起來一種靜止的并聯(lián)無功功率提供或吸收裝置，實現(xiàn)控制電力系統(tǒng)特性參數(shù)的目的，以滿足電力系統(tǒng)的輸電穩(wěn)定性、供電可靠性及確保良好電力品質(zhì)的目的和需求。

2.1可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償?shù)姆诸?/p>

可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償為一個通稱，是FACTS家族中，實際應用較早且最為廣泛的裝置。目前在實際的工程應用當中，可以根據(jù)其需要選擇適當性能的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置，較常用的有“自飽和電抗器”（Saturated Reactor, SR）、“晶閘管控制電抗器”（Thyristor Controlled Reactance, TCR）、“晶閘管投切電容器”（Thyristor Switched Capacitor, TSC）等類型。

2.2可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償?shù)墓ぷ髟?/p>

由于晶閘管的控制動作會產(chǎn)生諧波電流，因此使用上會搭配無源濾波器，降低其對系統(tǒng)的諧波污染。當可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置所連接的匯流排電壓Vs等于基準電壓Vref時，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置是不動作的；若匯流排電壓Vs大于基準電壓Vref時，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置為電感性負載，它將吸收系統(tǒng)的無功功率，促使Vs下降；反之可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置所連接的匯流排電壓Vs小于基準電壓Vref時，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置為電容性負載，它將提供系統(tǒng)的無功功率，促使Vs上升?？蛇B續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置運轉(zhuǎn)提供或吸收系統(tǒng)的無功功率大小值限制，通過各支路的晶閘管觸發(fā)角α來調(diào)節(jié)。

2.3可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置容量的選擇

擬定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置最佳化的方案，需要采用以概率臨界值為基準的運算模式。為有效進行非線性規(guī)劃分析和求解，可直接運用Matlab軟件進行分析、解決問題。機率理論在供電品質(zhì)問題的電力系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置最佳方案中的應用求解步驟如下：一是，輸入系統(tǒng)匯流排、線路及諧波源電流（含TCR諧波效應）等參數(shù)資料。二是，執(zhí)行交流負載潮流與諧波潮流分析，計算出每個系統(tǒng)母線m受測量的Vrms、IHDv及THDv的平均值和變異數(shù)的機率參數(shù)；并記錄目標函數(shù)QSVC值。三是，將步驟2所求得平均值和變異數(shù)的機率參數(shù)資料，配合相應公式計算每個系統(tǒng)母線m受測量的Vrms的99.99%機率位準值、以及IHDv及THDv的95%概率臨界值。四是,檢查每一個匯流排Vrms、IHDv及THDv的概率臨界值，是否超過規(guī)范的限制值？如果是，前進到步驟5；否則停止流程并結(jié)束。五是，使用單位可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置容量值配合相應公式，針對所有的系統(tǒng)母線進行測試，建立可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置安置地點的匯流排指標索引。六是，進行可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置安裝位置決策指標的計算，決策指標一次決定一個可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置安置優(yōu)先次序。計算產(chǎn)生的最低指標數(shù)值處，為最好的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置安置匯流排地點。七是，考慮供電品質(zhì)問題的電力系統(tǒng)，并聯(lián)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置最佳方案的機率解析數(shù)學式，轉(zhuǎn)換成確定性的數(shù)學式。八是，以單位可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置容量值為基準，利用Matlab軟件提供的最佳化工具箱，求得安裝地點的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償裝置配置容量值。九是，停止并輸出結(jié)果。

3結(jié)語

由于電力系統(tǒng)中存在許多電子和電機負載，因此其控制及運轉(zhuǎn)機制會對與電力系統(tǒng)相連的匯流排造成較大干擾，如電力系統(tǒng)頻率偏移、諧波/間諧波、電壓閃變、電壓驟降、電壓驟升、電力中斷等。因此，電力品質(zhì)優(yōu)化問題，是國內(nèi)外現(xiàn)存的一大研究重點。如何提高供電品質(zhì)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能是供電部門的應盡責任。

【參考文獻】

［１］張慶柱,孫岐山.電壓質(zhì)量與無功[J].黑龍江科技信息,2009(07).

［２］馮東生.電網(wǎng)無功補償裝置的應用[J].科技風,2010(21).

［３］王利民,靳書濤,昌軍勝,裘亮.力站電容器技術(shù)改造[J].黑龍江科技信息,2011(23).

［責任編輯：湯靜］