電力傳輸線路串聯(lián)補(bǔ)償仿真研究

徐紅城　王慶磊　張強(qiáng)　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(lián)補(bǔ)償，減少電壓損失，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電力傳輸系統(tǒng)向大電網(wǎng)、超高壓、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)陌l(fā)展起到了關(guān)鍵作用。本文先敘述了串聯(lián)電容器的作用，然后對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償電力傳輸系統(tǒng)搭建了模型并進(jìn)行MATLAB仿真分析。

【關(guān)鍵詞】串聯(lián)補(bǔ)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(tǒng)的快速發(fā)展，線路負(fù)荷逐漸變大，損耗也不斷變大，這樣不僅電網(wǎng)供電效率會(huì)下降，而且線路末端供電電壓也會(huì)下降，對(duì)電網(wǎng)的安全性以及用電設(shè)備可靠工作造成一定影響，因此必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。串聯(lián)電容補(bǔ)償是一種提高線路穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)且有效的手段。在線路上加入串聯(lián)補(bǔ)償對(duì)線路的輸送能力和輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的提高。因此本文為了可以體現(xiàn)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)淖饔茫粚?duì)一相電路分析，搭建了串聯(lián)補(bǔ)償電力傳輸系統(tǒng)模型并進(jìn)行MATLAB仿真分析。

1 串聯(lián)電容器的作用

輸電線路中，因?yàn)橛凶杩沟拇嬖?，?dāng)線路中有功率通過(guò)，將產(chǎn)生壓降。

圖1是線路串聯(lián)補(bǔ)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(shù)；U2和cosφ2分別為用電端的電壓和功率因數(shù)；I為負(fù)荷電流；Xc為串聯(lián)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(bǔ)償電容串入線路中，U1會(huì)變?yōu)閁1，其電壓與U2接近，壓降減少。U2相位角變?yōu)棣?，功率因數(shù)變大，所以把補(bǔ)償電容串入線路中可提高線路穩(wěn)定性。

2 仿真模型

模型如圖3所示。這是一個(gè)735kV/300km電力傳輸線，從總線B1到總線B2，為了進(jìn)行簡(jiǎn)化，只對(duì)一相進(jìn)行分析。把補(bǔ)償電容串入到線路的中間150kM處。

3 系統(tǒng)仿真分析

用斷路器模擬點(diǎn)B2處持續(xù)6個(gè)周期的故障，初始狀態(tài)設(shè)為‘0，斷路器在t=3/50s閉合，到t=9/50s時(shí)打開(kāi)。仿真觀察示波器波形，如圖5。在t=3/50s，線路對(duì)地短路故障發(fā)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(diǎn)頻率15Hz。故障發(fā)生期間B2點(diǎn)電壓為0，故障消除后幅值開(kāi)始恢復(fù)，頻率為50Hz。故障時(shí)，變壓器磁通限制在1pu左右。當(dāng)故障清除，由于15Hz諧振分量的影響，變壓器的磁通發(fā)生了偏移，當(dāng)磁通大于1.2p.u，將產(chǎn)生磁化電流脈沖。

本文通過(guò)在線路中串聯(lián)補(bǔ)償電容搭建了MATLAB仿真模型并進(jìn)行了分析，可以對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償在電力傳輸中的減少電壓損失，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定有了直觀的了解。這也進(jìn)一步說(shuō)明利用MATLAB進(jìn)行電力線路傳輸分析有著很好的作用。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]