500kV梧州变电站静止无功补偿装置（SVC）控制策略

黄永丰

【期刊名称】《《中国高新技术企业》》 【年(卷),期】2011(000)002 【总页数】3页(P56-58)

【关键词】静止无功补偿装置; 控制策略; 变电站; 梧州; SVC装置; 柔性输电; 稳定运行; 智能电网 【作 者】黄永丰

【作者单位】中国南方电网超高压输电公司 【正文语种】中 文 【中图分类】TM714.3

随着国家倡导发展智能电网的大力推进，柔性输电项目得到快速发展，静止无功补偿装置（SVC）作为柔性输电的重要组成部分，在电网发展和完善过程中将会得到广泛的推广和应用。文章介绍了SVC对提高西电东送主网架稳定运行的重要作用，阐述了SVC应用于500kV梧州变电站的运行控制策略，为提高SVC装置的运行维护水平提供了参考。

500kV梧州变电站SVC（Static Var Compensator）装置接于500kV主变35kV侧母线，晶闸管控制电抗器（TCR）采用三角形接线方式，滤波器和并联电容器组均采用双星形接线方式。SVC由1组容量为210Mvar相控电抗器、2组容量为60Mvar，串抗率分别为6%和12%的并联电容器组、2组容量为45Mvar的滤波

电容器组组成。图1为梧州变电站500kV#1主变35kV侧SVC装置电气主接线图：

SVC系统应根据母线电压及无功的变化情况自动进行控制调节，其运行方式应适应电力系统各种运行方式。

SVC的配置必须配合正常运行调压的要求，在此基础上，SVC正常运行时应留有尽可能多的容性无功备用，以加强电网的动态无功支撑，达到提高输电能力的目的。SVC在丰大极限方式下需要保持最大动态无功备用，在其它运行方式下可部分或完全参与正常运行调压。

SVC装置应可有效抑制通道上的功率及电压波动，阻尼系统振荡，提高输电能力。其作用主要表现在两个方面：故障后快速的无功支持，促进系统电压恢复；跟踪电压波动、快速调整无功输出，增强系统阻尼，抑制振荡。

用于电力系统的SVC装置，其控制系统如图2所示。其包括的控制功能有：电压控制、无功功率控制、功率振荡阻尼控制以及稳定性与增益控制等。

SVC的控制策略以定电压控制为主，SVC电压调节器的参考信号以及输入的控制变量均为电压信号。

SVC的V-I特性。SVC的稳态和动态特性描述SVC母线电压随SVC电流变化的特性。图3给出了SVC的端电压与电流之间的关系曲线。

在这种控制模式下，SVC的导纳由操作人员手动控制。操作人员设置参考导纳后，无功输出即为参考导纳设定值与电压平方的乘积。

1．慢速导纳调节控制。为了提高系统的稳定性，SVC需要大量的无功功率储备。当系统发生扰动时，快速电压调节控制利用SVC的大部分可控无功功率将端电压维持在预先设定的值上。如果SVC继续维持这种状态，那么在下一个扰动到来时它就没有足够的无功容量来有效地响应这个扰动。因此，控制系统中配备有一个慢速的电纳调节器，用来改变电压参考值从而使SVC的无功输出功率返回到预先设

定的值，一般情况下这个值是很小的。而邻近的其他补偿设备，如机械开关投切的电容器或电抗器，就被用来承担所需的稳态无功负荷。

2．增益优化控制。为了在大的系统扰动时加快响应速度，SVC电压调整器还结合了非线性增益功能。而安装了增益监控器是为了保证在系统强度变化时能够快速稳定地做出响应。

3．TCR直流控制。TCR在工作过程中其晶闸管阀组正向导通不一致会导致电抗器中流过直流分量，直流分量若流入系统会引起二次谐波、变压器饱和等问题，因此在TCR控制系统中必须有直流分量校正控制附加环节。该环节根据测量到的TCR支路的直流电流分量的大小与方向，通过不平衡校正环节改变晶闸管阀组正反向的导通角，从而抑制并消除TCR的直流电流。

4．低电压及过电压控制。在系统严重低电压的瞬间（例如发生故障时），SVC中的控制逻辑将把SVC闭锁。如果在这样的情况下SVC继续工作，电压调整器将动作，那么SVC将产生极大的容性输出，这样就会在故障清除的瞬间产生极大的过电压。

如果电压高，TCR阀组将控制触发角在最小角，使SVC不发出无功功率，同时控制附近并联电容器组切除或并联电抗器组投入，使电压保持在接近并小于1pu的状态。如果电压持续高于1.15pu，SVC将在1秒后发出跳闸信号。

5．二次过电压。二次过电压器的控制作用：在SVC高容性输出并且电压调整器不起作用的非正常运行状态下，保证SVC藕合变压器二次侧（低电压侧）电压不超过设计的范围。

6．TCR过流。TCR过流器所提供的特殊的控制作用是在高电压期间TCR的电流大小，譬如由于甩负荷引起的高电压，以保护晶闸管免受损坏。该功能实质上也是一个闭环的积分回路，它通过改变触发角把电流在预定的范围内。 7．SVC附加阻尼控制。（1）抑制低频振荡。SVC不仅仅可以提供动态电压支撑，

还可以通过附加控制给系统提供阻尼。（2）抑制次同步振荡。缓解次同步振荡所用SVC的基本单元是TCR，其单相结构由2组反相并联的晶闸管与1个电抗器串联组成，并联在被保护发电机机端母线上。选取含有原动机扭振模式分量的测量量作为控制器的输入信号，据此控制晶闸管的触发角，改变TCR支路的电流大小，进而微调发电机的输出量，产生阻尼转矩来抑制次同步振荡。 稳态运行方式下梧州变电站SVC的控制可以采用如下原则：

1．丰大极限方式时：SVC在此方式运行时，需保留最大动态容性无功储备。TCR满载运行，消耗无功功率为210Mvar，2组交流滤波器投入，2组并联电容器投入，这样整个SVC净发出无功功率0Mvar，保持最大动态无功备用。此时SVC控制周围并联电容器组或并联电抗器组的投切。一旦这种运行方式下系统发生严重故障，TCR可以快速调节其输出，为500kV系统提供电压支撑。

2．丰小方式时：TCR满载运行，消耗无功功率210Mvar，2组并联电容器和2组滤波器投入，这样整个SVC输出的无功功率为0。如果系统电压高于1.003pu，可以切除1组45Mvar滤波电容器，如果系统电压高于1.004pu，可以切除1组60Mvar并联电容器。这样，一方面可以缓解丰小方式下系统的无功过剩；另一方面又可以满足丰小方式下系统发生故障时SVC能提供最大限度的动态无功支撑。在这种运行方式下，一旦系统发生故障，TCR可以快速调节使其消耗的无功功率为零，整个SVC具有210Mvar的动态无功输出，从而可以最大限度地对系统电压起到支撑作用。

3．枯大方式时：这种方式下西电东送容量已很小，但SVC仍然起动态电压支撑作用。为确保系统的暂态稳定性，SVC的运行原则与丰大方式相同。

4．枯小方式时：这种情况下，西电东送东送容量极小，并且系统的暂态稳定性已有相当大的裕度，SVC的主要作用是吸收无功功率。因此运行的原则为：TCR满载运行，消耗无功210Mvar，2组交流滤波器投入，整个SVC的净输出无功为-

105Mvar。

SVC在稳态运行时，控制策略以电压控制为主。同时为了满足不同方式下不同的无功备用，辅助以慢速导纳调节控制，通过改变系统测量电压与设定电压的差值，改变晶闸管触发角。当出现小扰动时，TCR增益优化控制、过电压控制、过流限值均会在响应的状态启动。快速稳定系统电压。

系统发生大扰动时，电压很可能发生大幅度跌落。SVC按照稳态运行时的电压控制，TCR将控制晶闸管在最大角度触发。提供暂态无功强补。一旦故障恢复，由于TCR有一个响应时间，在此时间内，TCR不能控制触发角动态跟踪系统电压，会使系统产生过电压。系统由过电压过渡到平稳状态需要一定的波动时间。为了确保故障恢复时，系统不会出现上述过电压以及电压波动，SVC控制策略中辅助以低电压控制。故障时，在TCR电流中还可能产生直流分量，使TCR触发不对称。此时TCR直流控制策略启动，保证TCR触发不受直流分量的影响。

特殊情况下，SVC还可切换到恒导纳控制模式，由操作员控制SVC输出无功功率。 当系统运行在动态运行方式时，系统电压出现波动。SVC以电压控制为主，辅助增益优化控制，保证在系统强度变化时能够快速稳定地做出响应。同时系统可能出现低频振荡或次同步振荡，一旦产生振荡，低频振荡或次同步振荡控制将被启动，给系统提供阻尼，快速抑制振荡。

SVC电压控制采用微机监控系统实现，主要考虑主变无功补偿设备投切和抽头调节，并与SVC协调。针对不同的运行方式，相应的控制决策也不同。根据系统运行的要求，与SVC并联的电容器、电抗器投切判据如下：

此时系统电压过低，一般为故障引起的电压跌落。经过一段时间（0～0.1s，可调）启动低电压控制，SVC控制自身不发出无功功率，同时控制周围并联电容器组的切除。当U＞0.7持续一段时间后（0～1s，可调），低电压策略取消。SVC根据系统不同的电压改变到其它控制状态。

此时系统电压偏低，为了保证SVC的无功备用，经过一段时间（0～5min，可调），投入一组并联电容器组（或切除一组在运行的电抗器）；如果U值仍在上述范围，则持续一段可调时间，再投入一组并联电容器组（或切除一组在运行的电抗器），依次类推。如果所有的并联电容器全都投入后，U值仍在上述范围，则控制TCR输出，将无功储备释放出来。

此时认为系统电压正常，为了保证SVC的无功备用，控制系统使SVC具有50%的无功备用。如果U值小于0.95，持续一段可调时间，投入一组并联电容器组（或切除一组在运行的电抗器），如果U值仍在上述范围，则持续一段可调时间，再投入一组并联电容器组（或切除一组在运行的电抗器），依次类推。如果U值大于0.99，慢速导纳控制策略启动，使SVC具有更多无功备用。

此时认为系统电压正常，为了保证SVC具有尽可能多的无功备用，控制系统启动慢速导纳控制，使U值向0.98靠近，如果U值为0.99时，SVC无功储备仍未达到最大值，则投入一组并联电容器组（或切除一组在运行的电抗器），直到SVC具有最大容性无功备用。

此时系统电压偏高，SVC不发出无功功率。经过一段时间（0～5min，可调），切除一组在运行的并联电容器组（或投入一组电抗器）；如果U值仍在上述范围，则持续一段可调时间，再切除一组在运行的并联电容器组（或投入一组在运行的电抗器），依次类推。如果所有的并联电容器全都切除后，U值仍在上述范围，则SVC依次切除11次滤波器，7次滤波器。

此时系统电压过高，持续一段时间（1s），SVC发出跳闸信号，控制断路器跳闸。如果U＞1.2，持续时间大于0.1秒，SVC发出跳闸信号，控制断路器跳闸。 以上的投切判据，控制程序做到可以按运行要求修改，延时认可时间均可修改。如果在某种情况下，出现计算机难以确定的状况，影响计算机控制操作时，它给出报警信息，请求人工处理。

根据前述控制方式及原理，梧州变电站SVC的控制操作原则为：

1．增加无功时先切电抗器、后投电容器；减少无功时先切电容器，后投电抗器。 2．每一条控制操作命令发出后均有一段时间确认其执行情况，用以检查反馈输入的信息，避免误动。

3．控制目标值进入稳态后才发布调节命令。即当目标值偏差达到一定范围且保持一定的认可时间后，计算机才执行控制操作。

4．设定不调节偏差值，不论电压由低调高，还是由高调低，必须超越偏差值范围时，才停止调节，以免控制操作频繁过度。

5．为了保证控制系统的可靠性，设计两个控制器，采用一工一备的工作方式，大幅提高系统安全稳定性。

本文介绍了SVC用于电力系统解决暂、稳态和动态问题的控制策略， SVC控制策略可以良好的实现电力系统稳态电压控制、暂态无功强补，动态抑制振荡，多控制调节等要求。

【相关文献】

[1]梧州变电站SVC装置技术协议书[R]． [2]梧州变电站SVC装置设计方案[R]．