一、研究背景

随着我国经济超高速发展，电力系统成为一种国民生产生活的基础支柱产业。可靠持续供电、保证电能质量和电网运行经济性对电力系统运行有着重要的意义^[1]。快速合理的调节电网无功功率，对交流电网的电压稳定、系统电压的合理分配潮流、调节及限制电网过电压方面起到了关键的作用。一个系统在有扰动或故障状况下能否快速恢复稳定状态而保证系统不发生崩溃决定着系统运行的安全性，电力系统的稳定性问题是我们首要解决掉的。

高压、超高压电网的投入使用、冲击性负荷、高次谐波等产生了一些问题：负荷变化的加剧及超高压大电网的形成，要求快速大量响应的可调无功电源来补偿系统所缺无功，以调节系统的电压，维持系统无功潮流平衡，减少损耗，提高供电质量和可靠性。保持适量的无功裕度是电网安全、稳定、经济运行的重要保证^[2,3]。

电力系统中经常需要加入额外的无功补偿装置。常用的无功补偿装置有静电电容器、同步调相机和静止无功补偿器。静电电容器可以根据无功功率就地补偿的原则进行就地供应无功，用来减小因传输无功而引起的系统电能损耗，也可以进行集中补偿，其安装容量可根据实际情况调整。但是其无功补偿能力与节点电压的平方成正比，也就是说当系统由于故障等原因使得系统电压下降时，无功补偿能力也会减小，而无功补偿能力的减小使得电压进一歩下降。换而言之，电容器的无功功率调节性能较差。同步调相机可以当做是空载运行的同步电动机。在过励磁运行的时候，它起到无功电源的作用，可以向系统发出感性无功功率；而在欠励磁运行时，它起到无功负荷的作用，从系统吸收感性无功功率，从而使系统电压降低。如果同步调相机中装有自动励磁调节器，则其可以随着所安装地点电压的变化趋势动态的输出或者吸收无功功率，进行电压调节。尤其是装有强行励磁装置时，当系统发生故障时，还可以支撑系统电压，使系统暂态稳定性得到提高。但是同步调相机是旋转型元件，维护较为复杂，且投资费用昂贵，因此常装设在枢纽变电所。电抗器和静电电容器并联可以构成静止无功补偿器。电容器相当于发出无功功率，而吸收无功功率由电抗器来完成，两者综合起来，再加上合适的调节设备，就组成了可以动态进行无功补偿的静止无功补偿器。当电压发生波动时，静止无功补偿器可以很好地满足无功功率动态补偿的需求。根同步调相机比起来，维护更简单，系统损坏也小，同时可以做到分相补偿，从而可以适应负荷的不平衡增长。同时可以很好的适应冲击类负荷。

二、SVC的研究现状

静止无功补偿装置是20世纪70年代就已经发展起来的一项技术。早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器，多在系统的高压侧进行集中补偿。

由于FACTS设备用大功率可控硅元件代替传统的机械式高压开关,从而可以根据系统的需要迅速调整系统的电压、功角、线路阻抗等电气参数,提高电网的输送能力,增强电压和电流的可控性。目前广泛应用于国内外输配电系统的SVC在无功补偿、改善电压不平衡度、抑制电压闪变等多方面性能优良,性价比和技术开发难度适合我国国情,是国内应用此类装置的理想选择。

近年来,对利用SVC设备提高电压稳定性的研究有很多,其中选取最佳的SVC安装地点,以最大限度地提高电压稳定性,增大稳定裕度是一个重要而又实际的问题。因此国内外学者在选址方面进行了许多探索性的工作^[4]。Martins根据留数与特征值变化量的关系来选择的安装点^[5]。Okarmto等人通过计算发电机的输出功率相对于变阻抗元件参数变化的灵敏度,构造表征变阻抗元件提供最大可能阻尼的位置评价指标,以此来选择的安装地点^[6]。Noroosian M和Davriu.A等人根据电压稳定模态分析,利用参与因子确定的最佳安装地点,Larson.E.V等人提出了一种根据系统雅可比矩阵的最小奇异值对系统参数的灵敏度来确定最佳FACTS设备安装地点的方法,还有一些学者采用模态分析法,根据FACTS设备自身控制系统对振荡支配模式的变化量的作用来确定FACTS设备的最优设置点^[5,7]。

三、SVC的类型及工作原理

SVC主要的四种类型饱和电抗器（SR）、晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)和晶闸管控制的高阻抗变压器(TCT)。晶闸管控制电抗器 固定电容器（TCR FC）是目前最理想的SVC补偿方式^[7,8]。SVC兼有谐波滤波和动态无功补偿及校正三相电压不平衡度三种功能，可以有效的抑制干扰负荷对公用电网电能质量的影响，调节系统电压，提高线路的输送功率^[9]。它的一个显著特点是通过晶闸管等电力电子器件完成调节或投切功能，能频繁的调节和投切^[10]。SVC的基本功能是从电力网吸收或向电网输送可连续调节的无功功率。以维持装设点电压稳定，并有利于电力网的无功功率平衡^[11]。因为在6kV,10kV,35kV中压系统多采用TCR一SVC，所以我们以TCR-SVC为例来介绍工作原理。