瞬時(shí)無功理論在SVC無功功率檢測中的應(yīng)用

1 引言
大功率電力電子器件和FACTS裝置近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備，其特點(diǎn)是快速動(dòng)態(tài)的響應(yīng)。其中應(yīng)用較多的有靜止無功功率補(bǔ)償裝置（SVC），在供電點(diǎn)安裝SVC不僅可以提高供電點(diǎn)的功率因素，而且可以補(bǔ)償三相符合不平衡造成的負(fù)序電流，其顯著特點(diǎn)是能快速連續(xù)地對(duì)波動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，通過分相調(diào)整補(bǔ)償無功功率，有效地抑制系統(tǒng)的電壓閃變和波動(dòng)以及抵消不平衡負(fù)荷。

SVC系統(tǒng)研究的重點(diǎn)之一是無功功率的計(jì)算和檢測。無功功率可以根據(jù)視在功率和有功功率之間的關(guān)系來定義或擴(kuò)展正弦電路定義。在SVC系統(tǒng)的無功功率計(jì)算中，可以根據(jù)正弦電路中無功的定義來計(jì)算無功功率。采用這種傳統(tǒng)方法首先需要在一定周期內(nèi)對(duì)線路電壓、電流和兩者之間的相位進(jìn)行分析和估計(jì)，在此基礎(chǔ)上在進(jìn)行無功功率的計(jì)算，難以滿足動(dòng)態(tài)快速的要求。因此，本文采用瞬時(shí)無功理論對(duì)SVC系統(tǒng)無功功率進(jìn)行計(jì)算。瞬時(shí)無功功率理論于20世紀(jì)80年代被提出，突破了以周期為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)功率定義，可以計(jì)算系統(tǒng)的瞬時(shí)值，滿足無功功率補(bǔ)償裝置快速連續(xù)動(dòng)作的要求。

2 瞬時(shí)無功理論
含有諧波的非正弦電路無功功率至今還沒有廣泛接收的科學(xué)權(quán)威的定義。根據(jù)視在功率S 、有功功率P 和無功功率Q 之間的關(guān)系 S²=P²+Q²，可以定義無功功率：

(1)

式中的無功功率Q 只是反映能量的流動(dòng)和交換，并不反映能量在負(fù)載中的消耗，和正弦電路中無功功率最基本的物理意義是一致的。但是沒有區(qū)別基波電壓電流之間產(chǎn)生的無功功率、同頻率諧波電壓電流之間產(chǎn)生的無功功率，其結(jié)果對(duì)于諧波源和無功功率的辨識(shí)都沒有明確的意義。

在正弦電路中，還有一種無功功率定義為（為電壓和電流之間的相位差）。這樣，非正弦電路的總無功功率可以類似地定義為基波和各次諧波無功功率的總和

其中為諧波次數(shù)，和為基波和各次諧波電壓和電流的有效值，為基波和各次諧波電壓和電流之間的相位差，為基波和各次諧波的無功功率， N為所關(guān)注的最高諧波次數(shù)。

三相電路瞬時(shí)無功功率理論于1983年首先由赤木泰文提出，此后經(jīng)過不斷研究逐漸完善。瞬時(shí)無功功率理論突破了平均值為基礎(chǔ)的功率定義，系統(tǒng)地定義了瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)有功功率等瞬時(shí)功率量。以瞬時(shí)無功理論為基礎(chǔ)，可以對(duì)無功功率進(jìn)行計(jì)算。三相電路瞬時(shí)無功理論原理如下。