33kV級TCR+TSC型SVC控制策略及仿真研究

范巍 王光磊 安萬洙 王立春 孟會永

摘要：隨著地區經濟發展不均衡，負荷中心也提出了不同用電需求。本文從電能控制調節的角度出發，采用面向負荷的控制策略進行動態無功補償，以厄瓜多爾的HEI公司500kV超高壓主干電網建設工程項目為設計背景，采用SVC動態補償的典型組合TCR+TSC對控制策略進行研究。仿真結果表明該控制策略是可行有效的。

關鍵詞：TCR+TSC；動態補償；控制策略；SVC；超高壓

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0111-03

隨著我國經濟快速發展，部分負荷中心無大電源支撐，甚至長期超過穩定極限運行。因此，要求電網不僅需要安全穩定運行及較高電能質量，還需要具備一定的控制調節能力。本文以Ecuador（厄瓜多爾）HEI公司500kV超高壓主干電網建設工程項目為設計背景，采用SVC動態補償的典型組合TCR+TSC，具有諧波含量低，且響應速度快等特點。這就能夠較快地輸出動態無功，提高電壓穩定水平。

1 設計方案

厄瓜多爾電網將規劃新增4座500kV變電站，分別為500kV EI Inga變壓站、500kV San Rafael變電站、500kV Tisaleo變電站及500kV Chorrillos變電站，SVC將安裝在230kV母線的500kV Chorrillos變電站上。屆時，厄瓜多爾電網最高電壓等級將提升至500kV，新增500kV變電容量為3600MVA。

SVC示意圖如圖1所示，SVC由一個TCR分支、一個TSC分支和3個電容濾波器分支組成，電壓等級為30kV，通過耦合變壓器連接至230kV母線，無功輸出容量值為為-30 Mvar（感性）至+120 Mvar（電容性）。接入點系統條件設定最高電壓245kV。系統的額定頻率為60Hz，最小頻率為57.5Hz，最大頻率為63Hz。主變壓器型式選擇三相雙繞組無載調壓變壓器；額定容量為150/150MVA；電壓比為230±2×2.5%/30kV；接線型式為YNd1；阻抗電壓Uk1-2=12%。安裝點（230kV）系統短路水平40kA（有效值）。全波雷電沖擊電壓（1.2/50μs）BIL峰值為950kV。工頻1分鐘耐受電壓峰值為325kV。采用直接接地方式。

2 控制策略

SVC電壓調節器處理測量的系統變量并生成與所需無功功率補償成比例的輸出信號，將一個較小的斜率結合到SVC的穩態特性中以實現特定的性能。SVC基本控制流程框圖如圖2所示，本文策略中除了加入電壓控制和恒導納控制外，加入了慢速導納調節器、增益管理及優化、TCR直流控制、低壓及過電壓策略等輔助控制，以及二次電壓限制、觸發脈沖檢測等保護控制。

3 特性仿真

3.1 SVC響應特性

在電壓控制模式下啟動SVC，將Vref（控制目標電壓的參考值）從0.967調整到1.002。SVC響應特性如圖3、圖4所示。

3.2 無功控制特性

SVC的無功功率輸出參考值設為0 Mvar。 然后逐個打開三個濾波器分支。FC3分支在1.5秒內開啟。FC5分支在2.0秒開啟。FC7分支在2.5秒開啟。無功控制特性如圖5所示。

3.3 電壓控制特性

控制目標電壓的參考值設為1.0 pu。然后逐個打開三個濾波器分支。FC3分支在1.5秒內開啟。FC5分支在2.0秒開啟。FC7分支在2.5秒開啟。電壓控制如圖6所示。

4 結語

仿真結果表明，SVC的響應時間小于40ms，最大超調小于10%，建立時間小于200ms。完全符合IEEE 1031規范指南的要求，即響應時間要求小于100ms，最大超調小于20%，建立時間小于300ms。當FC分支逐個開啟后，無功功率最后基本保持在0 Mvar，電壓值保持在1 pu，說明本文設計的SVC控制策略是可行的，均符合厄瓜多爾對Chorrillos變電站的要求。

參考文獻

[1]Das S，Chatterjee D，Goswami S K.Tuned-TSC based SVC for reactive power compensation and harmonic reduction in unbalanced distribution system[J].Iet Generation Transmission & Distribution，2018，12（3）：571-585.

[2]林麗琴，吳文宣.TCR+TSC型SVC協調控制的仿真分析[J].電力與電工，2009，29（3）：5-8.

[3]Akermi S， Hidouri N， Sbita L. A Static Var Compensator Controlled Topology based on TCR-TSC For A Grid Connected Photovoltaic System[C]// International Conference on Control， Engineering & Information Technology.2014.

[4]Yi H U，Ming-Zhi M A， Cao H. SVC Controller Design of Type TCR-TSC Based on Accurate Linearized Algorithm[J].Electric Switchgear，2014.

[5]Sun K Q.Simulation Research on TCR-TSC Static Var Compensator（SVC） Based on MATLAB[J]. Journal of Anhui Electrical Engineering Professional Technique College，2011.

Abstract：With the unbalanced development of the regional economy， the load center also put forward different demand for electricity. From the perspective of power control regulation， this paper uses a load-oriented control strategy for dynamic reactive power compensation. This paper takes the HEI 500KV EHV backbone network construction project in Ecuador as the design background， and uses the typical combination of SVC dynamic compensation TCR+TSC to study the control strategy. Simulation results show that the control strategy is feasible and effective.

Key words：TCR+TSC； Dynamic compensation； Control strategy； SVC； Extra high voltage