优化SVC调节功能的新策略

郑建生

摘 要：随着电网的不断发展，SVC（静止无功补偿装置）在电网中也得到更多的应用。SVC装置根据电力系统中电压变化，快速投退无功补偿装置，对电力系统电压进行有效的控制。由于SVC装置的参考电压只能以500kV或者220kV母线电压为参照，二者往往不能兼顾，造成一方电压越限的情况。文章根据某500kV变电站的运行经验，对SVC控制策略和控制方式进行优化，使得各个等级的电压都能满足运行要求，更好地发挥SVC的调节作用。

关键词：SVC；无功调节；死区电压

1 概述

SVC是一种典型的柔性交流输电装置。该装置应用于电网，能实现调相调压功能，提高线路的输送能力，提高稳定运行水平，改善电能质量。

2 SVC的作用

2.1 SVC

SVC是静止无功补偿器的简称，它通过并联的无功回路发生或吸收无功功率，其无功输出被控制变化以维持或控制电力系统规定的参数（如电压等）。静止这一词表明设备主要元件不运动或不旋转。

2.2 SVC的功能

（1）对电力系统电压进行有效的控制。SVC通过对母线的控制，实现增强电压稳定的功能。（2）增加已有和新建输电系统的有功功率传输能力。电力系统有功功率传送容量一般受到系统的运行电压和系统之间转移电抗的限制。如果在输电线路上面加装SVC，由于SVC在连接点支撑电压的能力从而使输电容量大大的增加。（3）提高系统的暂态稳定极限。当系统加装SVC以后，对于同样的传输水平，有较大的减速能量用于恢复转子到稳定状态，从而提高系统的暂态稳定极限。（4）增加功率振荡的阻尼。在电力系统中由系统故障、负荷突降、严重事故投切等所引起的大扰动相对较少，而正常负荷变化和运行操作所引起的小扰动要频繁的多。此类扰动引起电机械振荡，它们通常由发电机转子阻尼电路和与发电机励磁系统在一起的电力系统稳定器所阻尼。但是无阻尼功率振荡会导致持续电压和功率摇摆，甚至于发电机之间会失去同步。加装SVC后，也就是设置了连续控制的快速反应无功补偿，可以改进系统的阻尼特性。

3 SVC组成及工作过程

3.1 SVC装置组成

某500kV变电站SVC装置于2008年投入运行。包括：1组120Mvar TCR、1组60Mvar 3次交流滤波器、1组60Mvar固定补偿电容器。接于#1主变压器35kV母线。

（1）TCR回路主要由SF6高压断路器、隔离开关、相控电抗器、晶闸管阀组、氧化锌避雷器、电流互感器等组成。为进行TCR阀组的冷却，配有水冷系统一套。（2）滤波回路主要由SF6高压断路器、隔离开关、滤波电容器、滤波电抗器、氧化锌避雷器、电流互感器等组成。

3.2 SVC工作过程

（1）SVC调节系统的作用是将电力系统的电压、电流信号经过转换，输入调节系统的核心单元，经过AD转换后被CPU读取，由CPU进行计算，获得AB、BC、CA三相触发角，并以光脉冲的形式发出。调节系统的硬件包括DSP板、触发板、电压同步板、电压电流调理板和电源板。（2）500kV三相电压、220kV三相电压、35kV三相电压以及晶闸管控制电抗器线电流经过PT、CT变换后输入调节系统，再经过电压转换形成小电压信号，进入DSP板，在DSP板内经过AD转换，DSP以高速的计算速度，进行各种计算，通过传递函数和线形化查表计算，获得晶闸管触发角度计算值，电容器投切值，6相晶闸管触发角以光脉冲的形式发出，并通过CAN通讯线向监控系统发出电容器自动投切命令。

3.3 SVC调节策略

（1）SVC控制系统的控制策略包含两部分：稳态无功电压控制、暂态稳定和阻尼控制，即常规的无功电压控制和TCR控制两部分。控制策略基本原则：在系统稳态运行时，充分利用开关投切并联电容器、滤波支路进行补偿，使某站500kV母线电压趋向目标电压值。（2）稳态控制：稳态调压的目标是500kV母线电压，控制输入量为500kV电压。由调度下发500kV电压控制曲线，SVC控制系统自动跟踪执行。电压控制曲线输入方式为理想控制电压加死区的方式设定，每日最多可输入5个时间段的电压控制区间。死区范围内不进行无功设备的控制。若原电压控制上限为530kV，下限为520kV，则可输入电压控制线525kV，死区可输入3-5kV，为防止投切振荡，死区设定建议大于3kV。较小的死区设定值可以获得更好的电压控制效果，但可能造成无功支路调节过于频繁。SVC稳态控制策略中对两次操作的时间间隔设定为10min。（3）暂态控制：SVC暂态控制以电压的偏差量和线路输送功率的偏差作为控制系统的输入量。通常有功潮流作为输入偏差更能反映SVC安装所在系统的功角振荡情况，有功的偏差经过测量计算延时、控制Washout环节，两个移相环节，给出无功补偿偏差量。

4 SVC运行中存在的问题

该500kV变电站SVC运行过程中，当500kV联络线负荷较重时， 该站500kV母线电压较控制电压低，导致SVC装置经常自动切除电抗器投入电容器，导致220kV母线电压频繁超上限发生。而该站220kV母线电压为市调电压监测考核点，电压超限不仅影响电压合格指标，同时会影响220kV出线所连接变电站的电压控制。如表1所示。

采用SVC装置调节无功补偿装置时，在系统负荷由峰值变为谷值或谷值变为峰值时，因为其两次动作间隔时间为10分钟，且死区电压设置为2kV，不能根据系统负荷变化对电压作出及时响应调节，也会导致220kV母线电压短时超限。

5 解决方案

因该500kV变电站无功补偿装置由SVC根据500kV母线电压情况自动调节，应在保证500kV母线电压合格的同时兼顾220kV母线电压。将500kV母线电压控制曲线降低至少2kV，可保证220kV母线电压不超上限。修改SVC装置定值，将死区电压设置为1.5 kV，两次动作间隔时间为5分钟，可使SVC装置能根据系统负荷变化对电压作出及时响应调节，在避免220kV母线电压短时超限的同时满足逆调压的要求。该500kV变电站按照上述方案对500kV母线电压控制曲线及SVC装置定值进行了修改。修改后通过运行观察，500kV母线电压及220kV母线电压均保持在合格区间内，且满足逆调压的要求。

6 结束语

SVC根据电力系统中电压变化，快速投退无功补偿装置，对电力系统电压进行有效的控制，保证电压在合理区间内。在实际运行工作中，可以通过修改SVC装置定值及500kV母线电压控制曲线等方法，对SVC控制策略和控制方式进行优化，使得各个等级的电压都能满足运行要求，更好地发挥了SVC的调节作用。

参考文献

[1]PES-2000系列静止无功补偿器（SVC）装置技术说明书[Z].

[2]变电运行技术问答[Z].

[3]电力系统运行分析[Z].