SVC电压控制应用优化探析

8.4.2.1 SVC在电压稳定方面的应用

先来看一个简单系统（见图8-5），该系统从负荷节点向系统侧看进去的部分由戴维南定理等效可得到等效系统，如图8-6所示。

图8-6 等效系统图

等效内电动势和等效电抗的幅值分别为

模型中的动态电阻满足如下动态方程：

式中，P_T表示输出的有功功率；P_E表示动态负荷从系统吸收的有功功率。

对SVC采用如下动态方程描述：

式中，U₂和U₂₀为负荷节点电压及其初始电压；T_SVC是SVC时间常数。

负荷节点电压表达式为

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式中，

研究发现，SVC的时间常数相对于动态负荷的时间常数较小时，对系统的电压稳定性有利。但是，SVC的使用也有可能使得系统产生HOPF分岔现象，即系统电压发生振荡型失稳。当SVC无功输出达到限制值时，其作用相当于一个并联电容。如果此时动态负荷已达到功率最大点，则系统将快速失去稳定。

系统未装设SVC时，一般将电力系统任意一个负荷中的动态负荷从电网吸收的电磁功率达到最大值时的极限运行状态作为静态电压临界点。当装设SVC后，静态电压临界点将延伸到与T_SVC=∞时相应的动态负荷有功功率最大点之后。这时，在计算静态电压临界点时，应当考虑SVC的动态特性。

8.4.2.2 SVC在抑制次同步谐振方面的作用

电力系统常采用串联电容器补偿电压，但是当高压远距离输电时，这些串联的电容器的电容量和线路的电感量组成一个固有谐振频率，即

一般情况下，这个频率低于50Hz。发电机定子也出现频率为f的三相自激电流，在气隙中产生频率为f的旋转磁场。此旋转磁场的转速，低于主磁场的同步转速。气隙中两个磁场同时存在对轴系产生一个交变扭矩，其频率为

f_t=f-f_s （8-36）

式中，f_t为交变扭矩频率；f为电网频率；f_s为串联电容补偿固有频率。

如果轴系的自然扭振频率f_v正好等于交变扭矩频率f_t，即f_v=f_t=f-f_s。此时，发电机组轴系的自然扭振频率f_v与串联补偿产生的电磁谐振频率f_s相加恰好等于电网频率f，相互“激励”，形成“机-电谐振”。因为f_s低于电网频率，所以叫“次同步谐振（SSR）”。

应用于SSR抑制的SVC，通常由晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管或机械开关投切电容器或滤波器组成，前者提供可调的感性电纳，后者提供容性功率，以使SVC整体兼具容性和感性输出功能。

当发生SSR时，母线电压中会包含次同步频率分量，并与SVC相互作用形成次同步频率电流。SVC次同步频率导纳即定义为该次同步电流与对应同步电压分量之比。通过向机组电枢提供与轴系次同步扭振频率互补的电流实现SVC抑制SSR。