優化SVC調節功能的新策略

鄭建生

摘 要：隨著電網的不斷發展，SVC（靜止無功補償裝置）在電網中也得到更多的應用。SVC裝置根據電力系統中電壓變化，快速投退無功補償裝置，對電力系統電壓進行有效的控制。由于SVC裝置的參考電壓只能以500kV或者220kV母線電壓為參照，二者往往不能兼顧，造成一方電壓越限的情況。文章根據某500kV變電站的運行經驗，對SVC控制策略和控制方式進行優化，使得各個等級的電壓都能滿足運行要求，更好地發揮SVC的調節作用。

關鍵詞：SVC；無功調節；死區電壓

1 概述

SVC是一種典型的柔性交流輸電裝置。該裝置應用于電網，能實現調相調壓功能，提高線路的輸送能力，提高穩定運行水平，改善電能質量。

2 SVC的作用

2.1 SVC

SVC是靜止無功補償器的簡稱，它通過并聯的無功回路發生或吸收無功功率，其無功輸出被控制變化以維持或控制電力系統規定的參數（如電壓等）。靜止這一詞表明設備主要元件不運動或不旋轉。

2.2 SVC的功能

（1）對電力系統電壓進行有效的控制。SVC通過對母線的控制，實現增強電壓穩定的功能。（2）增加已有和新建輸電系統的有功功率傳輸能力。電力系統有功功率傳送容量一般受到系統的運行電壓和系統之間轉移電抗的限制。如果在輸電線路上面加裝SVC，由于SVC在連接點支撐電壓的能力從而使輸電容量大大的增加。（3）提高系統的暫態穩定極限。當系統加裝SVC以后，對于同樣的傳輸水平，有較大的減速能量用于恢復轉子到穩定狀態，從而提高系統的暫態穩定極限。（4）增加功率振蕩的阻尼。在電力系統中由系統故障、負荷突降、嚴重事故投切等所引起的大擾動相對較少，而正常負荷變化和運行操作所引起的小擾動要頻繁的多。此類擾動引起電機械振蕩，它們通常由發電機轉子阻尼電路和與發電機勵磁系統在一起的電力系統穩定器所阻尼。但是無阻尼功率振蕩會導致持續電壓和功率搖擺，甚至于發電機之間會失去同步。加裝SVC后，也就是設置了連續控制的快速反應無功補償，可以改進系統的阻尼特性。

3 SVC組成及工作過程

3.1 SVC裝置組成

某500kV變電站SVC裝置于2008年投入運行。包括：1組120Mvar TCR、1組60Mvar 3次交流濾波器、1組60Mvar固定補償電容器。接于#1主變壓器35kV母線。

（1）TCR回路主要由SF6高壓斷路器、隔離開關、相控電抗器、晶閘管閥組、氧化鋅避雷器、電流互感器等組成。為進行TCR閥組的冷卻，配有水冷系統一套。（2）濾波回路主要由SF6高壓斷路器、隔離開關、濾波電容器、濾波電抗器、氧化鋅避雷器、電流互感器等組成。

3.2 SVC工作過程

（1）SVC調節系統的作用是將電力系統的電壓、電流信號經過轉換，輸入調節系統的核心單元，經過AD轉換后被CPU讀取，由CPU進行計算，獲得AB、BC、CA三相觸發角，并以光脈沖的形式發出。調節系統的硬件包括DSP板、觸發板、電壓同步板、電壓電流調理板和電源板。（2）500kV三相電壓、220kV三相電壓、35kV三相電壓以及晶閘管控制電抗器線電流經過PT、CT變換后輸入調節系統，再經過電壓轉換形成小電壓信號，進入DSP板，在DSP板內經過AD轉換，DSP以高速的計算速度，進行各種計算，通過傳遞函數和線形化查表計算，獲得晶閘管觸發角度計算值，電容器投切值，6相晶閘管觸發角以光脈沖的形式發出，并通過CAN通訊線向監控系統發出電容器自動投切命令。

3.3 SVC調節策略

（1）SVC控制系統的控制策略包含兩部分：穩態無功電壓控制、暫態穩定和阻尼控制，即常規的無功電壓控制和TCR控制兩部分?？刂撇呗曰驹瓌t：在系統穩態運行時，充分利用開關投切并聯電容器、濾波支路進行補償，使某站500kV母線電壓趨向目標電壓值。（2）穩態控制：穩態調壓的目標是500kV母線電壓，控制輸入量為500kV電壓。由調度下發500kV電壓控制曲線，SVC控制系統自動跟蹤執行。電壓控制曲線輸入方式為理想控制電壓加死區的方式設定，每日最多可輸入5個時間段的電壓控制區間。死區范圍內不進行無功設備的控制。若原電壓控制上限為530kV，下限為520kV，則可輸入電壓控制線525kV，死區可輸入3-5kV，為防止投切振蕩，死區設定建議大于3kV。較小的死區設定值可以獲得更好的電壓控制效果，但可能造成無功支路調節過于頻繁。SVC穩態控制策略中對兩次操作的時間間隔設定為10min。（3）暫態控制：SVC暫態控制以電壓的偏差量和線路輸送功率的偏差作為控制系統的輸入量。通常有功潮流作為輸入偏差更能反映SVC安裝所在系統的功角振蕩情況，有功的偏差經過測量計算延時、控制Washout環節，兩個移相環節，給出無功補償偏差量。

4 SVC運行中存在的問題

該500kV變電站SVC運行過程中，當500kV聯絡線負荷較重時， 該站500kV母線電壓較控制電壓低，導致SVC裝置經常自動切除電抗器投入電容器，導致220kV母線電壓頻繁超上限發生。而該站220kV母線電壓為市調電壓監測考核點，電壓超限不僅影響電壓合格指標，同時會影響220kV出線所連接變電站的電壓控制。如表1所示。

采用SVC裝置調節無功補償裝置時，在系統負荷由峰值變為谷值或谷值變為峰值時，因為其兩次動作間隔時間為10分鐘，且死區電壓設置為2kV，不能根據系統負荷變化對電壓作出及時響應調節，也會導致220kV母線電壓短時超限。

5 解決方案

因該500kV變電站無功補償裝置由SVC根據500kV母線電壓情況自動調節，應在保證500kV母線電壓合格的同時兼顧220kV母線電壓。將500kV母線電壓控制曲線降低至少2kV，可保證220kV母線電壓不超上限。修改SVC裝置定值，將死區電壓設置為1.5 kV，兩次動作間隔時間為5分鐘，可使SVC裝置能根據系統負荷變化對電壓作出及時響應調節，在避免220kV母線電壓短時超限的同時滿足逆調壓的要求。該500kV變電站按照上述方案對500kV母線電壓控制曲線及SVC裝置定值進行了修改。修改后通過運行觀察，500kV母線電壓及220kV母線電壓均保持在合格區間內，且滿足逆調壓的要求。

6 結束語

SVC根據電力系統中電壓變化，快速投退無功補償裝置，對電力系統電壓進行有效的控制，保證電壓在合理區間內。在實際運行工作中，可以通過修改SVC裝置定值及500kV母線電壓控制曲線等方法，對SVC控制策略和控制方式進行優化，使得各個等級的電壓都能滿足運行要求，更好地發揮了SVC的調節作用。

參考文獻

[1]PES-2000系列靜止無功補償器（SVC）裝置技術說明書[Z].

[2]變電運行技術問答[Z].

[3]電力系統運行分析[Z].