谐波和无功电流的实时检测

调控发电机 机等效负载 的有功功率P
无功 补偿 和谐 波抑 制
并联补偿器根据补偿对象和功能的不同可分为 （1）无功功率补偿器； （2）谐波电流补偿器； （3）三相不平衡负载补偿器； （4）发电机有功功率补偿控制器。
并联补偿器根据补偿器开关电路结构和工作原理的不同可分为晶闸管控制的阻 抗型补偿控制器和全控型开关管电力电子变流器型补偿控制器。
(1 cos )
线路末端输出给电源Vr的感性无功功率为
Qr
Vr (Vs
cos
X
Vr )
V2 X
(cos
1)
Qs
线路末端电源Vr向线路输出的感性无功功率为
Qs Qr
线路电抗无功损耗为
QX
I2X
Qs
(Qr
)
2
V2 X
(1 cos ) 2Qs
2Qr
Qs Q表r明传输有功功率时两端电源Gs、Gr共同平均分担线路电抗X的无功损耗
V ' Qr X Vr
(QF
Qc ) X Vr'
线路的功率损耗变为
S
~
'
PF2
(QF Qc )2 Vr'2
(R
jX )
负荷无功被补偿后，线路、变压器、发电机流过的无功电流减少，在同样允 许温升的情况下，这些电力设备可以发送更多的有功功率，提高发电机、变压器 、输电线有功功率利用率。
（2）调控输电线中点M点电压，可提高极限输电容量 ，增强发电机运行的暂态稳定性。
①在图5-2中，若输电线路中点M处不装无功功率 补偿器，且电压Vs、Vr幅值相等为V时，输电功率 为
Pr
Ps
VsVr X
sin
V2 X
sin
Pmax sin
Pm a x
V2 X
为无补偿时的极限输电功率。
输电线首端电源向线路输出的感性无功功率Qs为
Qs
Vs (Vs
Vr X
cos
)
V2 X
'
8V 2 X
(1
cos
)
2
0.2726
V2 X
中点加装无功补偿器使极限传输功率提高一倍，线路电流和电抗 无功损耗基本不变。
5. 2 晶闸管控制阻抗型静止无功补偿器（SVC）
5. 2. 1晶闸管投、切并联电容器（TSC）
1.晶闸管投、切并联电容器TSC的工作原理 采用电力电子开关与电容、电感组合可以构成静止型无功功率补偿器SVC
(R
jX
)
Vr2
输电线首端电源输出的感性无功功率Qs为
Qs
Vs I
sin(
)
Vs (Vs
Vr X
cos )
Qr
QX
并联无功补偿的功能是： （1）减少电力系统的电压损耗，减少有功功率损耗和无功功率损耗，提高发电 机、变压器和输电线路等电力设备的功率因数，提高其发电、输配电的利用率。
如果在图5-1c所示末端负荷节点R处与负荷并联接入一个无功功率补偿器，补偿 器向系统输出感性（滞后电压90°）的无功电流和感性无功补偿功率Qc，补偿负载 的感性无功QF，则输电系统经电抗X向负荷提供的无功功率将减小为Qr=QF-Qc，而 有功功率仍为PF，这时节点电压损耗将减小为
Pr '
Ps '
V2 sin
X /2
2
2Pmax sin
2
P' max
sin
2
有补偿时的极限输电功率
P' max
2V2 X
2Pmax
首端无功功率为
Qs '
V 2 (1 cos
X /2
/ 2)
V2 2
X
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1 cos
/ 2)
末端无功功率为
Qr '
V 2 (cos
X /2
/ 2 1)
2V 2 X
（Static Var Compensators ）。晶闸管投、切并联电容器TSC是众多不同类型的静止型 无功功率补偿器SVC中比较简单、使用广泛的一种静止型无功功率补偿器SVC。
电容器向电网输出滞后于电压90°的感性无功电流，电容器相当于一个滞后无功 电流源、滞后无功功率发生器。晶闸管投、切并联电容器TSC所能补偿的滞后无功功 率大小由电容C的大小和电网交流电压的大小决定。负载无功功率的大小是随时变化 的，设置一个或两个固定值电容器不可能任何时候都恰如其分地满足需要。因此设置 多个容量适当的TSC，根据实际负载无功的情况进行分级投、切，才有可能得到较好 的补偿效果。
2、 电力系统并联无功补偿的功能 忽略线路电路损耗，则线路末端、首端输出的有功功率为
Pr
Ps
PF
VsVr X
sin
线路末端输出的感性无功功率为
Qr
QF
Vr (Vs
cos
X
Vr )
线路无功电流lq流经线路感抗X，引起的电压损耗为
V
Vs
Vr
Iq X
QF X Vr
线路的功率损耗为
~
S
PF2
QF2
点（如图中线路中点M处），或在负荷节点L处，或在母线节点G、S、R处并联接 入一个由电力电子开关器件控制的电容、电感或电阻构成阻抗补偿器，或并联接入 一个由电力电子开关变流器构成的无功电源，则可调控在节点M、L、G、S、R处 向系统注入（或从系统吸取）的无功功率Qc。这种并联在系统节点上的电力电子 补偿器被称为并联补偿器。
第5章电力系统并联补偿控制
5. 1 电力系统并联补偿器的类型和功能
5. 2 晶闸管控制阻抗型静止无功补偿器（SVC） 5. 4 电压源变流器型静止同步无功功率补偿器 （STATCOM ） 5.5 STATCOM与晶闸管控制阻抗型静止无 功补偿器SVC的比较
5. 1 电力系统并联补偿器的类型和功能
1、 电力系统并联补偿器的类型 在图5-1a所示两个电源经一条输电线联网的电力系统中，如果在输电线上某一
(cos
/ 2 1)
Qs '
由图5-2b可得，补偿后电流
Ism Imr I
电压降
X 2
I
sm
1 2
Vs
sin
4
补偿后线路X无功损耗为
I sm
I mr
4V X
sin
4
QX '
I2X
16V 2 X
sin 2
4
8V 2 X
(1 cos )
2
补偿器输出的无功功率Qc为
Qc
QX '
Qr '
Qs'
V2 4
X
(1
cos
/
2)
在中点M引入无功补偿使中点电压提升到VMC=V，使输电线静稳定运行区扩大到
功角δ= 90°~180°区域，极限输电功率 提高一倍，显著地提高了系统运行的稳定性。
P' max
2V2 X
2Pmax
例： δ= 30°
QX
2V2 X
(1 cos ) 0.268 V 2
X
QX
QX，无补偿装置时中点电压为
•
•
•
•
•
•
•
•
V MO V s
j
•
I
X
•
Vs
jV
s V
r
X
•
V
s
V
s
V
r
V sV r
2
jX 2
2
2
由图5-2b可知，无补偿时中点M电压为
V MO V cos 2 V Vs Vr
②在M点装设无功补偿器输出感性无功Qc以后 ，若VMO被提升到VMC，且VMC=Vr=Vc，则电抗 为X的输电线将 被分割为相同长度的两段S-M和M-R，且每段电 压相位差均为δ/2，每段线路电抗为X/2 ，因此线 路首、末端输电功率为