电力传输线路串联补偿仿真研究

徐红城　王庆磊　张强　张海霞

【摘 要】在电力线路传输中，为了增加输电能力，可以在线路中串联补偿，减少电压损失，提高电力系统的稳定性，为电力传输系统向大电网、超高压、远距离传输的发展起到了关键作用。本文先叙述了串联电容器的作用，然后对串联补偿电力传输系统搭建了模型并进行MATLAB仿真分析。

【关键词】串联补偿；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

随着电力系统的快速发展，线路负荷逐渐变大，损耗也不断变大，这样不仅电网供电效率会下降，而且线路末端供电电压也会下降，对电网的安全性以及用电设备可靠工作造成一定影响，因此必须对电网进行无功补偿。串联电容补偿是一种提高线路稳定经济且有效的手段。在线路上加入串联补偿对线路的输送能力和输电系统的稳定性有很大的提高。因此本文为了可以体现串联补偿的作用，只对一相电路分析，搭建了串联补偿电力传输系统模型并进行MATLAB仿真分析。

1 串联电容器的作用

输电线路中，因为有阻抗的存在，当线路中有功率通过，将产生压降。

图1是线路串联补偿电容的等效电路图，图2是等效电路矢量图。图2中U1和cosφ1。中，分别为送电端的电压和功率因数；U2和cosφ2分别为用电端的电压和功率因数；I为负荷电流；Xc为串联电容器的容抗；R1和X1为线路电阻和感抗。由图可知，U1很大，U2很小，若把补偿电容串入线路中，U1会变为U1，其电压与U2接近，压降减少。U2相位角变为φ2，功率因数变大，所以把补偿电容串入线路中可提高线路稳定性。

2 仿真模型

模型如图3所示。这是一个735kV/300km电力传输线，从总线B1到总线B2，为了进行简化，只对一相进行分析。把补偿电容串入到线路的中间150kM处。

3 系统仿真分析

用断路器模拟点B2处持续6个周期的故障，初始状态设为‘0，断路器在t=3/50s闭合，到t=9/50s时打开。仿真观察示波器波形，如图5。在t=3/50s，线路对地短路故障发生。在t=9/50s，故障清除后，电容器的电压波形并不是50Hz，而是谐振点频率15Hz。故障发生期间B2点电压为0，故障消除后幅值开始恢复，频率为50Hz。故障时，变压器磁通限制在1pu左右。当故障清除，由于15Hz谐振分量的影响，变压器的磁通发生了偏移，当磁通大于1.2p.u，将产生磁化电流脉冲。

本文通过在线路中串联补偿电容搭建了MATLAB仿真模型并进行了分析，可以对串联补偿在电力传输中的减少电压损失，提高电力系统稳定有了直观的了解。这也进一步说明利用MATLAB进行电力线路传输分析有着很好的作用。

【参考文献】

[1]祝龙记.电气工程与自动化控制系统的MATLAB仿真[M].徐州：中国矿业大学出版社，2014.

[2]李怀玉，刘万芝.串联电容器的研究[J].电力电容器.2003，s1（14）：46-48.

[3]厉运达，刘胜男.电力系统串联补偿技术研究[J].科技信息，2014，13：172-174.

[4]楊英.输电线路串联电容器补偿研究[J].企业技术开发，2013，3（32）：108-109.

[责任编辑：朱丽娜]