瞬時(shí)無(wú)功理論在SVC無(wú)功功率檢測(cè)中的應(yīng)用

1 引言
大功率電力電子器件和FACTS裝置近年來(lái)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(wú)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(guò)分相調(diào)整補(bǔ)償無(wú)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(wú)功功率的計(jì)算和檢測(cè)。無(wú)功功率可以根據(jù)視在功率和有功功率之間的關(guān)系來(lái)定義或擴(kuò)展正弦電路定義。在SVC系統(tǒng)的無(wú)功功率計(jì)算中，可以根據(jù)正弦電路中無(wú)功的定義來(lái)計(jì)算無(wú)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(xiàn)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(wú)功功率的計(jì)算，難以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)快速的要求。因此，本文采用瞬時(shí)無(wú)功理論對(duì)SVC系統(tǒng)無(wú)功功率進(jìn)行計(jì)算。瞬時(shí)無(wú)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(mǎn)足無(wú)功功率補(bǔ)償裝置快速連續(xù)動(dòng)作的要求。

2 瞬時(shí)無(wú)功理論
含有諧波的非正弦電路無(wú)功功率至今還沒(méi)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(wú)功功率Q 之間的關(guān)系 S²=P²+Q²，可以定義無(wú)功功率：

(1)

式中的無(wú)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(wú)功功率最基本的物理意義是一致的。但是沒(méi)有區(qū)別基波電壓電流之間產(chǎn)生的無(wú)功功率、同頻率諧波電壓電流之間產(chǎn)生的無(wú)功功率，其結(jié)果對(duì)于諧波源和無(wú)功功率的辨識(shí)都沒(méi)有明確的意義。

在正弦電路中，還有一種無(wú)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(wú)功功率可以類(lèi)似地定義為基波和各次諧波無(wú)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(wú)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(wú)功功率理論于1983年首先由赤木泰文提出，此后經(jīng)過(guò)不斷研究逐漸完善。瞬時(shí)無(wú)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(wú)功功率、瞬時(shí)有功功率等瞬時(shí)功率量。以瞬時(shí)無(wú)功理論為基礎(chǔ)，可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行計(jì)算。三相電路瞬時(shí)無(wú)功理論原理如下。