分布式电源动态无功补偿控制策略
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将瞬时对称分量法应用到瞬时无功理论当
万方数据
·３０－
电力系统及其自动化学报
第２１卷
中，可以实时得到系统的正负序分量的功率，然后
就可以利用实时求得的无功功率对系统进行补偿。
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第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
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文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—８９３０（２００９）０１—００２７—０５
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
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图５ ＰＩ控制框图 Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＰＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
万方数据
·２８·
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电力系统及其自动化学报
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第２１卷
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图６ 正序补偿电流 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
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图７负序补偿电流
Ｆｉｇ．７ Ｎｅｇａｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
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在配电网中的负荷近旁接人分布式发电 （ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＤＧ）系统后，整个配电网 的负荷分布将发生变化，分布式发电可能增大也可 能减小系统损耗，这取决于分布式电源的位置、与 负荷星的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。如 果配电网中含有风力发电或光伏发电系统，由于它 们的输出受天气的影响很大，具有随机变化的特 性，使系统的潮流具有随机性，此时ＤＧ将增大系 统电压的波动ｕ Ｊ。
转的矢量所合成的矢量。
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（８）
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参考文献：
［１］粱才浩，段献忠（Ｌｉａｎｇ Ｃａｉｈａｏ，Ｄｕａｎ Ｘｉａｎｚｈｏｎｇ）．分
４ 结论
本文根据分布式电源的无功及其影响特点，以 分布式电源的无功稳定为目标，提出了一种基于瞬 时无功理论和瞬时对称分量法的实时计算电力系 统无功功率并进行补偿的方法。该方法通过仿真验 证表明其主要优势在于计算系统无功功率时没有 时间延迟，实时性好，相比较于传统的无功计算方 法具有更快的计算速度。若能解决在系统状态突变 时瞬时对称分量法的无功环节引起的脉冲冲击，将 会大大减少控制系统误动作的可能性。
补偿后系统的正、负序无功波形分别如图８和 图９所示。
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Ｆｉｇ．８
图８ 正序无功功率 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
万方数据
第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
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Ｆｉｇ．９
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（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｔａｔｉｃ Ｍａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＶＣ）·ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳＶＣ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＩ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｔｏｏｌｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｃａｎ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｇｒｅａｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ；ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
第２ｌ卷第１期 ２００９年２月
电力系统及其自动化学报
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ
Ｖ０１．２１ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ． ２００９
分布式电源动态无功补偿控制策略
贾贵玺，戚艳，傅田晟，邵虹君，万健如 （天津大学电气与自动化工程学院，天津３０００７２）
摘要：根据分布式发电的无功特点及现在ＳＶＣ补偿系统的不足，利用瞬时无功理论和对称分量法，提出一种 实时求取电力系统无功功率的方法。以分布式电源的无功功率为控制目标，采用ＰＩ调节产生无功补偿电流。
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图４ 正序分量功率波形 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ
由图４可见，当电力系统电压或者电流状态发 生变化时，采用上述方法可以实时得到相应的功率 变化。图中脉冲冲击是由瞬时对称分量法的微分环 节引起的。
３ 控制策略的实现
以分布式电源的无功功率为控制对象，为减少 分布式电源无功波动以及对系统电压的影响，以控 制无功功率稳定为目标，采用ＰＩ控制方式产生无 功补偿电流。控制框图如图５所示。图中Ｑ一为正负 序无功参考值，无功补偿目的在于使系统侧的无功 尽量稳定在该值上，或在许可范围内波动。
２ 实时求取系统的功率
利用上述的瞬时无功理论和瞬时对称分量法， 可以实时得到系统正、负、零序无功。选取三相三线 制系统作为研究对象，利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ来进 行仿真验证上述理论的正确性。
在三相三线制系统中，由于三相电量（电压或
电流）之和为零，即
厂ａ＋＾＋丘一０
（１７）
所以零序分量为零，可以不考虑其功率。 以电流为例，假设系统电流的瞬时值为 ｉａ＝ｓｉｎ（研＋１．３）
控制ＳＶＣ装置的补偿投切，有效地保证了分布式电源节点无功功率的恒定。与传统ＳＶＣ控制策略相比，该方
法产生无功补偿电流的时间明显缩短，使ＳＶＣ能够快速地补偿系统无功功率。并利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿
真．验证了其町行性。
关键词：分布式发电；无功补偿；瞬时无功功率；对称分量法
中图分类号：ＴＭ７１２
ｌ 无功补偿理论基础
１．１ 瞬时无功理论 传统的功率算法需要测量相角，是基于相量进
行计算的，因而数字测量系统不能算出系统的实时 功率。日本学者赤木太文提出的瞬时无功理论口］。 则是利用系统电压电流的瞬时值进行计算，不需要 考虑相角问题，将系统功率的实时计算向前推进了
收稿日期：２００８—０９—２０；修同日期：２００８·１０·０８ 基金项目：天津市自然科学基金项目（０５ＹＦＪＭＪＣｌｌ５００）
近年来通过分析ＤＧ对配电网电压的影响，提 出了许多新的控制方法。文献［２］提出可以在配电 网中安装基于电力电子技术的电压补偿设备，如静
止无功补偿器（ｓｔａｔｉｃ ｖａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＶＣ），来 抑制各种陡然变化的电压波动，是一种比较实际可 行的方法。本文的重点在于如何利用ＳＶＣ进行实 时无功补偿。
（１５）
求出ａ相的基波正序分量、基波负序分量后， 可类似求得ｂ、Ｃ相的分量为
圈２ 三相电流波形 Ｆｉｇ．２ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
通过瞬时对称分量法得到的正负序分量波形 如图３所示。
由图３可以看出瞬时对称分量法最突出的优 点在于实时性。但是在０．０４ Ｓ处存在脉冲冲击，这 是由公式中的微分环节引起的。
图９ 负序无功功率 Ｎｅｇａｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
由仿真波形可以看出，控制系统对电力系统 状态的突变反应速度很快，在不到半个周期的时间 内即做出了反应，延时主要由ＰＩ控制部分引起，这 是本控制策略的一个最大的优点。但是在系统状态 突变时，仍然克服不了脉冲冲击的出现，这是本文 所采取的控制策略的一个不可避免的缺点，笔者通 过限幅来减少此脉冲造成ＳＶＣ误动作的可能性。 另外在进行负序补偿时，使负序无功产生了脉动， 但是脉动幅值很小，且围绕着零点，对系统造成的 影响不大。
仍采用上述算例，为仿真方便，假设电压和电 流Ａ相幅值突变发生在０．４ Ｓ，系统正、负序的补偿 电流如图６和图７所示。
Ｏ Ｏ
（ｂ）负序
Ｆｉｇ．３
图３ 三相电流正负序分量波形 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
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（１８）
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其中ｗ表示系统角频率倒一１００ ７ｃ。 Ａ相电流幅值在０．０４ ｓ突变为０．８，得到的系
统三相电流波形如图２所示。
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１汀了、，ｘｄ—［‰—（ｆ）■一Ｕ矿。（一ｆ）］
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电力系统及其自动化学报
第２１卷
中，可以实时得到系统的正负序分量的功率，然后
就可以利用实时求得的无功功率对系统进行补偿。
再假设系统电压瞬时值为
“。一ｓｉｎ（ｏｕｔ）
‰＝ｓｉｎ（ｏｔ一２兀／３）
（１９）
“ｃ ２＝一Ｚａ—Ｚｂ
０．０４ Ｓ时Ａ相电压幅值变为０．８，结合前述电
（１０）
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第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
·２９·
令＆趋于无穷小，有
“忙ｊ璺０１≤盖警型＝ 山＿．
厶１５Ｕ“ｕ‘Ｖ
．＿（Ｕ肛专…砸ｌ）＋ｉ币ｒａ１×些ｄ％丁Ｚ掣（ｔ）１１一
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事∽一币１×ｄ百ｕ（ｔ）
（１２）
由于五（ｆ）＝“。（ｆ）＋ｊ“口（ｆ），因此得
一Ｕ心，＝［丢确，＋去×警］× ，睁１ １加，一去×警］一
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—８９３０（２００９）０１—００２７—０５
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ＪＩＡ Ｇｕｉ—ｘｉ，ＱＩ Ｙａｎ，ＦＵ Ｔｉａｎ—ｓｈｅｎｇ，ＳＨＡＯ Ｈｏｎｇ—ｊｕｎ，ＷＡＮ Ｊｉａｎ—ｒｕ
置逆时针旋转ｍ＆的角度，而负序矢量大小不变由
ｔ时刻位置顺时针旋转ｍ＆的角度，即
ｆ“＋（￡＋△￡）＝Ｕ＋ｅＪ‘叶＋础’
＜一
（９）
【“一（￡＋△ｆ）一Ｕ—ｅＪ（Ｌ一“’
于是有
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Ｐｈ归ｂ拳些％鲈掣 ｅ，“云＋（￡）＋ｅ一·。石一（￡）
联立求解式（５）、式（６）和式（９），可以得
流的假设，实时得到的系统正序分量的功率波形如
图４所示。图４中Ｐ．、ｑ。分别表示正序的有功和
霭陬骚瓣 无功。
系统
审ＦＩ＂Ｌ
ｌ 叩＿
“怔髅穗 鬻 竺一佯及ｌ ｎ片＝
ｌ回 话到斗回廊 ＳＶｒ 馓陋釜
序
蠢耋陆司
Ｆｉｇ．５
图５ ＰＩ控制框图 Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＰＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
万方数据
·２８·
伊詈匕挑Ｊ
电力系统及其自动化学报
㈤
第２１卷
∽巴珧］ ㈣ 小巴珧］ ㈣
小㈥㈢ ㈨
１‰一了∽ａ一百轨一虿‰Ｊ
｛
斤
（５）
Ｉ郇＝二÷（‰一“。）
令石一“。＋ｊ“。为口ｐ平面上的矢量（石表示矢
圈１ Ｆｉｇ．１
三相电压叩平面上的矢量图
Ｖｅｃｔｏｒ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅｓ ｉｎ ａ８ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ
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图６ 正序补偿电流 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
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图７负序补偿电流
Ｆｉｇ．７ Ｎｅｇａｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
如果三相电压为正序基波电压，则石＝优。＋
ｊ“口为口卢平面上逆时针以角速度ｕ旋转的矢量．记
为－＋；如果三相电压为负序基波电压，则瓦一“。＋
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为Ｕ一；如果三相电压中既有正序分量又有负序分
量，则“＝“。－ｔ－ｊ甜口在ａ卢平面上画出椭圆轨迹，为
角速度“逆时针旋转的矢量与角速度ｍ顺时针旋
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—，／Ｔ—×ｄ——［—ｕ——．—（—ｔ—）—：－－———ｕ——ｂ—（—ｔ—）一］ ６ｃｃ’ｄｔ （１６）
在配电网中的负荷近旁接人分布式发电 （ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＤＧ）系统后，整个配电网 的负荷分布将发生变化，分布式发电可能增大也可 能减小系统损耗，这取决于分布式电源的位置、与 负荷星的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。如 果配电网中含有风力发电或光伏发电系统，由于它 们的输出受天气的影响很大，具有随机变化的特 性，使系统的潮流具有随机性，此时ＤＧ将增大系 统电压的波动ｕ Ｊ。
转的矢量所合成的矢量。
在ｔ和ｔ－ｔ－＆时刻有
ｆ“（￡）＝“＋（ｆ）＋“一（ｆ）
＜一
一
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ｌｕ（￡＋＆）＝“＋０＋＆）＋托一０＋＆）
（６）
不失一般性，令ｔ时刻正序负序矢量分别为
ｆｕ＋（￡）一Ｕ＋ｅ脚
（７）
Ｉ石一（ｆ）＝Ｕ—ｅ脚
则有
“（ｔ）＝“＋（ｆ）＋甜一（ｆ）＝
Ｕ．ｅ片４＋Ｕ ｅＪ九
（８）
在ｔ ４－＆时刻，正序矢量大小不变由ｔ时刻位
参考文献：
［１］粱才浩，段献忠（Ｌｉａｎｇ Ｃａｉｈａｏ，Ｄｕａｎ Ｘｉａｎｚｈｏｎｇ）．分
４ 结论
本文根据分布式电源的无功及其影响特点，以 分布式电源的无功稳定为目标，提出了一种基于瞬 时无功理论和瞬时对称分量法的实时计算电力系 统无功功率并进行补偿的方法。该方法通过仿真验 证表明其主要优势在于计算系统无功功率时没有 时间延迟，实时性好，相比较于传统的无功计算方 法具有更快的计算速度。若能解决在系统状态突变 时瞬时对称分量法的无功环节引起的脉冲冲击，将 会大大减少控制系统误动作的可能性。
补偿后系统的正、负序无功波形分别如图８和 图９所示。
Ｏ 一０．５ ；一１．０
０－３０
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０嘻８
Ｆｉｇ．８
图８ 正序无功功率 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
万方数据
第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
·３１·
Ｆｉｇ．９
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（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｔａｔｉｃ Ｍａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＶＣ）·ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳＶＣ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＩ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｔｏｏｌｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｃａｎ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｇｒｅａｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ；ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
第２ｌ卷第１期 ２００９年２月
电力系统及其自动化学报
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ
Ｖ０１．２１ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ． ２００９
分布式电源动态无功补偿控制策略
贾贵玺，戚艳，傅田晟，邵虹君，万健如 （天津大学电气与自动化工程学院，天津３０００７２）
摘要：根据分布式发电的无功特点及现在ＳＶＣ补偿系统的不足，利用瞬时无功理论和对称分量法，提出一种 实时求取电力系统无功功率的方法。以分布式电源的无功功率为控制目标，采用ＰＩ调节产生无功补偿电流。
ｐｌ
ｌ
ｑ１
Ｆｉｇ．４
图４ 正序分量功率波形 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ
由图４可见，当电力系统电压或者电流状态发 生变化时，采用上述方法可以实时得到相应的功率 变化。图中脉冲冲击是由瞬时对称分量法的微分环 节引起的。
３ 控制策略的实现
以分布式电源的无功功率为控制对象，为减少 分布式电源无功波动以及对系统电压的影响，以控 制无功功率稳定为目标，采用ＰＩ控制方式产生无 功补偿电流。控制框图如图５所示。图中Ｑ一为正负 序无功参考值，无功补偿目的在于使系统侧的无功 尽量稳定在该值上，或在许可范围内波动。
２ 实时求取系统的功率
利用上述的瞬时无功理论和瞬时对称分量法， 可以实时得到系统正、负、零序无功。选取三相三线 制系统作为研究对象，利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ来进 行仿真验证上述理论的正确性。
在三相三线制系统中，由于三相电量（电压或
电流）之和为零，即
厂ａ＋＾＋丘一０
（１７）
所以零序分量为零，可以不考虑其功率。 以电流为例，假设系统电流的瞬时值为 ｉａ＝ｓｉｎ（研＋１．３）
控制ＳＶＣ装置的补偿投切，有效地保证了分布式电源节点无功功率的恒定。与传统ＳＶＣ控制策略相比，该方
法产生无功补偿电流的时间明显缩短，使ＳＶＣ能够快速地补偿系统无功功率。并利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿
真．验证了其町行性。
关键词：分布式发电；无功补偿；瞬时无功功率；对称分量法
中图分类号：ＴＭ７１２
ｌ 无功补偿理论基础
１．１ 瞬时无功理论 传统的功率算法需要测量相角，是基于相量进
行计算的，因而数字测量系统不能算出系统的实时 功率。日本学者赤木太文提出的瞬时无功理论口］。 则是利用系统电压电流的瞬时值进行计算，不需要 考虑相角问题，将系统功率的实时计算向前推进了
收稿日期：２００８—０９—２０；修同日期：２００８·１０·０８ 基金项目：天津市自然科学基金项目（０５ＹＦＪＭＪＣｌｌ５００）
近年来通过分析ＤＧ对配电网电压的影响，提 出了许多新的控制方法。文献［２］提出可以在配电 网中安装基于电力电子技术的电压补偿设备，如静
止无功补偿器（ｓｔａｔｉｃ ｖａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＶＣ），来 抑制各种陡然变化的电压波动，是一种比较实际可 行的方法。本文的重点在于如何利用ＳＶＣ进行实 时无功补偿。
（１５）
求出ａ相的基波正序分量、基波负序分量后， 可类似求得ｂ、Ｃ相的分量为
圈２ 三相电流波形 Ｆｉｇ．２ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
通过瞬时对称分量法得到的正负序分量波形 如图３所示。
由图３可以看出瞬时对称分量法最突出的优 点在于实时性。但是在０．０４ Ｓ处存在脉冲冲击，这 是由公式中的微分环节引起的。
图９ 负序无功功率 Ｎｅｇａｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
由仿真波形可以看出，控制系统对电力系统 状态的突变反应速度很快，在不到半个周期的时间 内即做出了反应，延时主要由ＰＩ控制部分引起，这 是本控制策略的一个最大的优点。但是在系统状态 突变时，仍然克服不了脉冲冲击的出现，这是本文 所采取的控制策略的一个不可避免的缺点，笔者通 过限幅来减少此脉冲造成ＳＶＣ误动作的可能性。 另外在进行负序补偿时，使负序无功产生了脉动， 但是脉动幅值很小，且围绕着零点，对系统造成的 影响不大。
仍采用上述算例，为仿真方便，假设电压和电 流Ａ相幅值突变发生在０．４ Ｓ，系统正、负序的补偿 电流如图６和图７所示。
Ｏ Ｏ
（ｂ）负序
Ｆｉｇ．３
图３ 三相电流正负序分量波形 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
“＝ｓｉｎ（∽一２耳／３＋１．３）
（１８）
ｉ。＝一ｉ。一氏
其中ｗ表示系统角频率倒一１００ ７ｃ。 Ａ相电流幅值在０．０４ ｓ突变为０．８，得到的系
统三相电流波形如图２所示。
‰＝｛［甜。ｃｃ，一丢‰ｃｔ，一丢‰ｃｔ，］＋
‰＝丢［虬ｃｔ，～丢‰ｃｔ，一号乱。ｃｔ，］一
１汀了、，ｘｄ—［‰—（ｆ）■一Ｕ矿。（一ｆ）］