華北電力大學(xué)-直流輸電與FACTS技術(shù)-瞬時(shí)無功功率理論

1、 三相電路瞬時(shí)無功功率理論由三相電路瞬時(shí)無功功率理論由S.Fryze、Akagi(赤木泰文赤木泰文)等先后提出，隨后得到廣等先后提出，隨后得到廣泛深入的研究并逐漸完善。該理論突破了泛深入的研究并逐漸完善。該理論突破了傳統(tǒng)的以平均值為基礎(chǔ)的功率定義，系統(tǒng)傳統(tǒng)的以平均值為基礎(chǔ)的功率定義，系統(tǒng)地定義了地定義了瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)有功功率瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)有功功率等等瞬時(shí)功率量，以該理論為基礎(chǔ)，可以得出瞬時(shí)功率量，以該理論為基礎(chǔ)，可以得出用于有源電力濾波器的諧波和無功電流實(shí)用于有源電力濾波器的諧波和無功電流實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。時(shí)檢測(cè)方法。瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 從從abc到到0坐標(biāo)系電壓和電流變換坐

2、標(biāo)系電壓和電流變換cbacbauuuCuuuuu32232321213201cbacbaiiiCiiiii32232321213201瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論引入瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無功功率q：iiCiiuuuuqppq瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 瞬時(shí)有功電流瞬時(shí)有功電流ip和瞬時(shí)無功電流和瞬時(shí)無功電流iq瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流分別為矢量瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流分別為矢量i在在矢量矢量u及其法線上的投影，即：及其法線上的投影，即：瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 qq,ppqpiiii 相的瞬時(shí)無功電流i瞬時(shí)有功電流i，為分別在軸上的投影：瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論1

3、.最早的諧波電流檢測(cè)方法是采用模擬濾波器來實(shí)現(xiàn)的，即采用陷波器將基波分量鏟除，得到諧波分量。缺點(diǎn)：難于設(shè)計(jì)、誤差大、對(duì)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)和元件參數(shù)十分敏感等。2. 隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，開始采用傅里葉分析方法來檢測(cè)諧波和無功電流，根據(jù)采集到一個(gè)電源周期的電流值來計(jì)算，需要一定時(shí)間的電流值，且需要進(jìn)行兩次變換，計(jì)算量大，具有較長的延時(shí)，實(shí)時(shí)性不好。3. 基于瞬時(shí)無功功率理論的方法，在只檢測(cè)無功電流時(shí)，可以無延時(shí)地得出檢測(cè)結(jié)果。瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè) p-q法法qp 由基波有功電流和電壓作用產(chǎn)生，由基波無功電流和電壓作用產(chǎn)生。瞬時(shí)無

4、功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè) p-q法法 將上述電流與原三相電流相減即可得到將上述電流與原三相電流相減即可得到各相電流的諧波分量各相電流的諧波分量瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測(cè) p-q法法 當(dāng)同時(shí)補(bǔ)償無功和諧波時(shí)，只需斷開圖當(dāng)同時(shí)補(bǔ)償無功和諧波時(shí)，只需斷開圖中中的通道即可的通道即可q瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 p-q法法 由于采用了低通濾波器，故檢測(cè)結(jié)果有一定由于采用了低通濾波器，故檢測(cè)結(jié)果有一定的延時(shí)的延時(shí) 但當(dāng)只檢測(cè)無功電流時(shí)，則不需要采用低通但當(dāng)只檢測(cè)無功電流時(shí)，則不需要采用低通濾波

5、器，只需將濾波器，只需將q反變換即可，因此不存在延反變換即可，因此不存在延時(shí)時(shí)瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 ip-iq法法瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論 ip-iq法法 當(dāng)同時(shí)補(bǔ)償無功和諧波時(shí)，只需斷開圖中當(dāng)同時(shí)補(bǔ)償無功和諧波時(shí)，只需斷開圖中iq的通道即可的通道即可 但當(dāng)只檢測(cè)無功電流時(shí)，則只需將但當(dāng)只檢測(cè)無功電流時(shí)，則只需將iq反變換即反變換即可可 由于只取用由于只取用sin t、-cos t ，因而檢測(cè)結(jié)果不，因而檢測(cè)結(jié)果不受電壓波形畸變的影響受電壓波形畸變的影響瞬時(shí)無功功率理論瞬時(shí)無功功率理論并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)（1）并聯(lián)補(bǔ)償只需要電力系統(tǒng)提供一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)牧?/p>

6、一端為大地或懸空的中性點(diǎn)，因此并聯(lián)補(bǔ)償裝置可以容易的接入電力系統(tǒng)。（2）并聯(lián)補(bǔ)償不會(huì)改變電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，接入方式簡單。并聯(lián)補(bǔ)償可以在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)接入系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)并聯(lián)補(bǔ)償，可以將并聯(lián)補(bǔ)償接入造成的影響盡量減到最小，許多情況下可以做到無沖擊投入運(yùn)行和無沖擊退出運(yùn)行。例如：并網(wǎng)（電壓大小、頻率與相位相同）（3）并聯(lián)補(bǔ)償裝置要么只改變節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線元素，要么可以等效為注入電力系統(tǒng)的電流源，因此并聯(lián)補(bǔ)償接入后，電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加不多，利于分析。并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)（4）由于電力系統(tǒng)本身具有較大的短路容量，并聯(lián)補(bǔ)償裝置與所接入點(diǎn)的短路容量相比通常較小，因此并聯(lián)補(bǔ)償對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的

7、控制能力通常較弱，它主要通過注入或吸收電流改變系統(tǒng)中電流的分布。因此，并聯(lián)補(bǔ)償適合于補(bǔ)償電流，對(duì)于電壓的補(bǔ)償能力相對(duì)較弱。（5）由于并聯(lián)補(bǔ)償只能控制接入點(diǎn)的電流，而電流進(jìn)入電力系統(tǒng)后如何分布由系統(tǒng)本身確定，因此并聯(lián)補(bǔ)償產(chǎn)生補(bǔ)償效果后通?？梢允构?jié)點(diǎn)附近的區(qū)域受益，適合于電力部門采用，而串聯(lián)補(bǔ)償可以針對(duì)特定的用戶，因而對(duì)特定用戶的補(bǔ)償采用串聯(lián)補(bǔ)償更加合適。并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)（6）并聯(lián)補(bǔ)償裝置需要承受全部的節(jié)點(diǎn)電壓，而其輸出電流要么是由所承受的電壓決定的，要么是可以控制的。因此并聯(lián)補(bǔ)償裝置通常受系統(tǒng)電壓的限制。并聯(lián)補(bǔ)償裝置的作用并聯(lián)補(bǔ)償裝置的作用 并聯(lián)補(bǔ)償可以改變系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣的對(duì)

8、角元素或向系統(tǒng)中注入電流，因此通過并聯(lián)補(bǔ)償可以方便地向系統(tǒng)注入或從系統(tǒng)吸收有功功率及無功功率，控制電力系統(tǒng)的有功功率或無功功率的平衡。 并聯(lián)補(bǔ)償裝置的作用并聯(lián)補(bǔ)償裝置的作用具體作用：n維持或控制節(jié)點(diǎn)電壓n向電力系統(tǒng)提供或從系統(tǒng)中吸收有功功率n向電力系統(tǒng)提供或從系統(tǒng)中吸收無功功率n通過控制功率變化，阻尼系統(tǒng)振蕩n改變電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性n提供電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性n快速可控的并聯(lián)補(bǔ)償可以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性n改變系統(tǒng)的阻抗特性并聯(lián)補(bǔ)償裝置的分類并聯(lián)補(bǔ)償裝置的分類（1）阻抗控制型并聯(lián)補(bǔ)償裝置，即按照并聯(lián)補(bǔ)償裝置器件不同可以分為機(jī)械投切阻抗型裝置，如傳統(tǒng)的斷路器投切電抗器、電容器等；晶閘管投切或控制的阻抗型裝置，如SVC