電力傳輸線路串聯補償仿真研究

徐紅城　王慶磊　張強　張海霞

【摘 要】在電力線路傳輸中，為了增加輸電能力，可以在線路中串聯補償，減少電壓損失，提高電力系統的穩定性，為電力傳輸系統向大電網、超高壓、遠距離傳輸的發展起到了關鍵作用。本文先敘述了串聯電容器的作用，然后對串聯補償電力傳輸系統搭建了模型并進行MATLAB仿真分析。

【關鍵詞】串聯補償；作用；MATLAB仿真

Simulation Study on Series Compensation of Power Transmission Line

XU Hong-cheng WANG Qing-lei ZHANG Qiang ZHANG Hai-xia

【Abstract】In the transmission of power lines， in order to increase the transmission capacity， it can compensate in series to reduce the voltage loss and improve the stability of the power system. it plays a key role in the development of power transmission system to large power grid， ultrahigh pressure and long distance transmission. In this paper， the role of the series capacitor is described first， then the model of the series compensation power transmission system is built and the MATLAB simulation analysis is carried out.

【Key words】Series compensation； Function； MATLAB simulation

0 概述

隨著電力系統的快速發展，線路負荷逐漸變大，損耗也不斷變大，這樣不僅電網供電效率會下降，而且線路末端供電電壓也會下降，對電網的安全性以及用電設備可靠工作造成一定影響，因此必須對電網進行無功補償。串聯電容補償是一種提高線路穩定經濟且有效的手段。在線路上加入串聯補償對線路的輸送能力和輸電系統的穩定性有很大的提高。因此本文為了可以體現串聯補償的作用，只對一相電路分析，搭建了串聯補償電力傳輸系統模型并進行MATLAB仿真分析。

1 串聯電容器的作用

輸電線路中，因為有阻抗的存在，當線路中有功率通過，將產生壓降。

圖1是線路串聯補償電容的等效電路圖，圖2是等效電路矢量圖。圖2中U1和cosφ1。中，分別為送電端的電壓和功率因數；U2和cosφ2分別為用電端的電壓和功率因數；I為負荷電流；Xc為串聯電容器的容抗；R1和X1為線路電阻和感抗。由圖可知，U1很大，U2很小，若把補償電容串入線路中，U1會變為U1，其電壓與U2接近，壓降減少。U2相位角變為φ2，功率因數變大，所以把補償電容串入線路中可提高線路穩定性。

2 仿真模型

模型如圖3所示。這是一個735kV/300km電力傳輸線，從總線B1到總線B2，為了進行簡化，只對一相進行分析。把補償電容串入到線路的中間150kM處。

3 系統仿真分析

用斷路器模擬點B2處持續6個周期的故障，初始狀態設為‘0，斷路器在t=3/50s閉合，到t=9/50s時打開。仿真觀察示波器波形，如圖5。在t=3/50s，線路對地短路故障發生。在t=9/50s，故障清除后，電容器的電壓波形并不是50Hz，而是諧振點頻率15Hz。故障發生期間B2點電壓為0，故障消除后幅值開始恢復，頻率為50Hz。故障時，變壓器磁通限制在1pu左右。當故障清除，由于15Hz諧振分量的影響，變壓器的磁通發生了偏移，當磁通大于1.2p.u，將產生磁化電流脈沖。

本文通過在線路中串聯補償電容搭建了MATLAB仿真模型并進行了分析，可以對串聯補償在電力傳輸中的減少電壓損失，提高電力系統穩定有了直觀的了解。這也進一步說明利用MATLAB進行電力線路傳輸分析有著很好的作用。

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[責任編輯：朱麗娜]