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2023年12月18日发(作者：react社区)
无功补偿装置(SVG)在变电站中的应用
摘要:从装置原理和结构介绍、必要性及作用等多方面进行介绍，测试得出无功补偿装置(SVG)对稳定电网电压和无功平衡起到重大的作用。
关键词:SVG；无功补偿；原理和结构；供电质量
1、引言
中山电网的无功电压控制主要由自动电压控制(AVC)系统完成，控制手段主要是投切电容电抗器、调整主变分接头位置改变无功分布，保持电网电压稳定，无功平衡。因其结构简单等特点而得到了广泛应用。但在某些特定的变电站，例如：出线负荷带有煤矿、电气化铁路、冶金、风电、光伏发电等行业时自动电压控制(AVC)系统无法平滑线性调节无功输出，不能完全满足电网电压调节的需求，更不能满足智能电网无功实时调节和设备智能化的基本要求。无功补偿装置(SVG)通过无功快速补偿维持母线电压，有效抑制电压闪变或通过电流跟踪补偿实现对冲击型负载或者谐波源负载的实施动态补偿，提高功率因数。同时设备自身能够直接通过通信协议与监控层主站系统(后台系统)进行通讯，满足电网一次设备智能化的要求。
2、无功补偿装置(SVG)原理
2.1 SVG原理简述
SVG的基本原理就是将自换相的电力半导体桥式变流器串联连接电抗器后并联在电网上，通过调节桥式变流器交流侧输出电压的幅值与电网侧的幅值进行比较，在连接电抗器的作用下，就可以使桥式变流器吸收或者发出无功，实现动态无功补偿的目的。
2.2 SVG无功补偿工作原理
SVG功率部分是由电压源型逆变器组成，所以SVG功率部分可以等效为一个可变的电压源，电网也是一个无穷大的电源，这样的两个电源经过连接电抗器进行连接，当两端电压不同时，在连接电抗器两段会产生压差，进而产生电流，这个电流就是SVG从电网吸收的电流。通过调节SVG功率部分电压幅值的大小，就可以控制SVG从电网吸收的电流是超前还是滞后90度，并且能控制该电流的大小。当SVG电压高于电网电压时，SVG输出的无功电流滞后电网电压，SVG发出感性无功，当SVG电压低于电网电压时，SVG输出的无功电流超前电网电压，SVG发出容性无功。
3 SVG的性能特点与作用
3.1 SVG与同步调相机、SVC装置比较具有如下优势
3.1.1 采用数字控制技术，系统可靠性高，基本不需要维护，可以节省大量的维护费用；
3.1.2 在提高系统的暂态稳定性、阻尼系统震荡等方面的性能大大优于传统的同步调相机；
3.1.3 控制灵活、调节速度更快、调节速度广，在感性和容性 运行工况下均可连续快速调节，SVG具有5ms以内的快速输出无功特性，对快速的冲击负荷具有更好的补偿效果；
3.1.4 静止运行、安全稳定，没有调相机那样的大型转动设备，无磨损，无机械噪声，将大大提高装置寿命，改善环境影响；
3.1.5 连接电抗小。SVG接入电网的连接电抗，作用是滤除电流中存在的较高
次谐波，另外起到将变流器与电网连接起来的作用，因此其电感量远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量；
3.1.6 SVG输出电流不依赖于电压，表现为恒流源特性，具有更宽的运行范围。而SVC本质是阻抗型补偿，输出电流和电压成线性关系。因此系统电压变低时，同容量SVG可以比SVC提供更大的补偿容量，电压电流特性如下图所示：
图1 AVC及SVG数据通信结构
AVC及SVG数据通信路径如图2所示。主站定时获取SVG所联10kV母线的电压上下限，计算出平均值后，使用遥调接口通过远动机下发给SVG装置，作为SVG的控制目标。SVG装置执行AVC控制目标并将无功出力上送给主站。当SVG无功出力持续一段时间达到限值时，主站下发遥控命令投入一组电容器，实现动态无功置换功能，以保留SVG足够多的可调裕度，用于紧急情况下的快速调整。
图2 AVC及SVG数据通信路径
4.2 测试
4.2.1 置换容性无功
4.2.1.1 调节#1主变抽头或投退#2电容器使10kV I母电压为10.3kV；
4.2.1.2 SVG装置无功持续越限设为6M；
4.2.1.3 主站设定电压目标值为10.5kV；
4.2.1.4 投入SVG装置；
4.2.1.5 观察10分钟；
4.2.1.6 结果为：SVG装置输出8M的容性无功，电压值缓慢上升，当超过SVG的限度时，经过一定延时，AVC投入一组电容器，SVG装置输出无功为0，最后10kVI母母线电压稳定在10.5kV。
3.2.2 置换感性无功
3.2.2.1 投入#1电容器，调节#1主变抽头使10kV I母电压为10.6kV；
3.2.2.2 SVG装置无功持续越限设为6M；
3.2.2.3 主站设定电压目标值为10.4k；
3.2.2.4 投入SVG装置；
3.2.2.5 观察10分钟；
3.2.2.6 结果为：SVG装置输出8M的感性无功，电压值缓慢下降，当超过SVG的限度时，经过一定延时，AVC切#1电容器， SVG装置输出无功为0，最后10kVI母母线电压稳定在10.4kV。
从测试结果可以明显看出无功补偿装置SVG的容量与一组电容器的容量相当，投切一台电容器可以使10kV母线电压有0.2kV的变化，但是无功补偿装置SVG的补偿可以使10kV母线电压的变化更加平滑。
5、结语
随着无功补偿行业的发展，动态无功补偿技术不断成熟，SVG以成为迄今位置最先进的补偿技术。它为煤炭、电网、冶金、化工、电铁、风电等行业的节能降耗和供电安全做出贡献。所以，SVG在各个行业电力系统中更加广泛地应用将指日可待。在中山EMS系统的基础上进行功能拓展实现主站与SVG协调控制，通过主站系统计算变电站的母线电压指令，实时下发给动态无功补偿装置，作为SVG装置的允许目标。在不影响SVG暂态功能条件下，利用对SVG稳态条件下的控制，改善用户的电能质量，充分提高SVG利用率，减少主变分头和电容器开关
动作次数以延长设备使用寿命，提高了地区电网无功功率控制的技术水平，对电力系统安全和经济运行提供了有力保障。
参考文献:
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[5]夏祖华,沈裴,胡爱军,等动态无功补偿技术应用综述2004.10.
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