面向大容量冲击负荷的TCR型SVC动态响应性能试验方法

摘要

本发明公开了一种面向大容量冲击负荷的TCR型SVC动态响应性能试验方法，包括以下步骤：分析试验对电能质量影响，确定投切方案；计算目标无功值及TCR响应下限值；布置试验测点，同步采集所需信号；获取TCR实际触发角，完成响应性能试验。本发明依据响应时间评价TCR型SVC装置动态响应性能，在高压同步断路器或其他开关设备在电流过零点时切除滤波补偿支路，采集母线电压、总进线电流、切除的滤波补偿支路馈线电流、TCR相电流，以滤波补偿支路馈线电流过零切除点为零时刻，以TCR目标无功值上的10%所对应触发延迟角为响应下限值，TCR相电流波形中实际触发角大于等于该值时刻为响应时刻，两时刻差值作为为响应时间。

主权项

面向大容量冲击负荷的TCR型SVC动态响应性能试验方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、分析试验对电能质量的影响，确定投切方案：在测试面向大容量负荷的TCR型SVC动态响应性能前，首先分析高压同步断路器或其他开关设备在电流过零点情况下切除滤波次数最高的某条或同一断路器下某几条滤波补偿支路时，对电力系统公共连接点PCC电能质量的影响，考虑的指标包括电压波动指标、注入公共连接点的谐波电流指标和谐波电压指标，其中：PCC电压波动可采用以下公式进行估算：$d=\frac{U^2/U_N^2\times Q_{FCQ}}{S},$式中，d为PCC电压波动率，U为TCR型SVC实际运行电压，U_N为TCR型SVC额定电压，Q_FCQ为切除的滤波补偿支路额定电压下的基波补偿容量，S为PCC短路容量；注入公共连接点的谐波电流指：无大容量冲击负荷时TCR型SVC因切除滤波补偿支路，且不考虑剩余滤波补偿支路分流，流入PCC的TCR各次谐波电流，可采用下式对谐波电流最大值进行估算：$I_h=\frac{U}{\omega L}\times {\eta }_h\times \frac{U_N}{U_{\delta }},$式中，U为TCR型SVC实际运行电压，ω为系统角频率，L为TCR额定电感值，η_h为TCR各次谐波电流最大含量，参见表1，U_N为TCR型SVC额定电压，U_S为PCC额定电压，表1 TCR各次谐波电流最大含量PCC谐波电压指：无大容量冲击负荷时上述流入PCC的TCR各次谐波电流因系统阻抗引起的谐波电压，可采用下式对谐波电压最大值进行估算：$U_h=\sqrt{3}{I}_h\times h\times \frac{U_S^2}{S},$式中，I_h为流入PCC的TCR各次谐波电流最大值，h为谐波次数，U_S为PCC额定电压，S为PCC短路容量，各次谐波电压含有率和电压总畸变率可按照国标进行计算；在电压波动指标、注入公共连接点的谐波电流指标和谐波电压指标符合电能质量相关国家标准，以及系统母线电压暂降不引起自身欠电压保护动作，且无大容量冲击负荷时，方可进行TCR型SVC装置的动态响应性能试验，如采用估算公式谐波电流和谐波电压最大值超过国标，应进行更为准确的谐波分析和计算，以确定投切滤波补偿支路的方案；(2)、计算目标无功值及TCR响应下限值：FC滤波补偿支路的基波补偿容量是根据负荷性质和补偿目的而选定，为了在轻负荷或空载时不发生过补现象，对大容量冲击负荷而言通常选择TCR等于FC基波补偿容量，即Q_TCR＝Q_FC，因此TCR目标无功值可采用下式进行计算：$Q_{\mathrm{TCRT}}=U^2/U_N^2\times (Q_{\mathrm{FC}}-Q_{\mathrm{FCQ}}),$式中，Q_TCRT为TCR目标无功值，U为TCR型SVC实际运行电压，U_N为TCR型SVC额定电压，Q_FC为所有滤波补偿支路额定电压下的基波补偿容量，Q_FCQ为切除的滤波补偿支路在额定电压下的基波补偿容量；随着滤波补偿支路切除，TCR基波补偿容量将逐渐减小，以跟随目标无功值，因此以TCR达到目标无功值上的10％所用的时间作为响应时间，该时间尽管在表述上与国标略有区别，但本质上符合国标规定的达到目标值90％所需时间作为响应时间的定义，所以上述目标无功值上10％所对应的触发角为TCR响应下限值，可采用下式对该下限值进行计算：$3\frac{2\pi -2\beta +sin2\beta }{{\mathrm{\pi Q}}_{TCRT}\times (1+10\%)}\frac{U^2}{\omega L}=1,$式中β为TCR触发角响应下限值，U为TCR型SVC实际运行电压，Q_TCRT为TCR目标无功值，ω为系统角频率，L为TCR额定电感值；(3)、布置试验测点，同步采集所需信号：在系统母线、总进线、切除的滤波补偿支路馈线、TCR环内互感器二次侧布置试验测点，通过录波仪或电能质量分析仪及其配套的电压、电流探头同步测量母线电压、总进线电流、切除的滤波补偿支路馈线电流、TCR相电流；(4)、获取TCR实际触发角，完成响应性能试验：采用高压同步断路器或其他开关设备在电流过零点时切除步骤(1)中确定的滤波补偿支路，从而保证扰动SVC的参考量是一个标准的阶跃信号，通过录波仪或电能质量分析仪同步记录试验全过程数据；读取分析该数据，以滤波补偿支路馈线电流过零切除点为阶跃无功输入点，即零时刻，该时刻同时也是总进线电流突变的时刻；以母线电压过零时刻为基准，TCR相电流突变点作为触发时刻，与之对应的即为TCR实际触发角；TCR实际触发角首次大于等于步骤(2)中触发角响应下限值的时刻为响应时刻，与零时刻差值为TCR型SVC动态响应时间；试验中不能以TCR相电流波峰或波谷幅值的变化作为评判TCR响应时间的标准，这是因为切除滤波补偿支路会造成母线电压的突然降低，即使TCR未做任何响应，TCR相电流波形也会因母线电压减低、等效阻抗不变而减小，所以应采用实际触发角大于等于上述下限值作为响应时间的评判标准。