高压输电线路串联电容补偿装置的仿真毕业论文.doc

昆 明 学 院 2013届毕业论文（设计）论文（设计）题目高压输电线路串联电容补偿装置的仿真 姓 名 学 号 所属院系 专业年级 指导教师 日 期 摘 要 通过对6台350MVA的发电机由一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连时对线路进行串联补偿，首先对串联补偿装置的运行、操作、控制分析研究，运用串联电容补偿的工作原理以及串联电容补偿的的应用，仿真并对此高压输电线路串联电容补偿装置的频率、高压输电线路串联电容补偿装置的暂、稳态进行设置与分析。对线路故障进行分析。其次在全面阐述电容器 、MOV、触发间隙 、阻尼电抗器原理的基础上，重点分析研究了外熔丝电容器与内熔丝电容器及其优缺点 ，指出了故障电容器元件对分布电压的影响；分析了MOV、触发间隙、旁路断路器的作用 ，得出串联补偿装置上放电间隙Gap上的电压、MOV上电流和MOV的能量波形。并提出了限制出现在电容器组上的过电压，保护电容器组措施 ，进一步确定对串联补偿装置正确的操作与控制方法 。关键词 ： 串联电容；补偿 ； 仿真 ； 分析AbstractBased on the analysis of series compensation circuit By 6 units of 350 mva generator consists of a single loop, 600 km of transmission lines connected to the system short circuit capacity is 30000 mva for, when the first run for the series compensation device, operation, control, analysis and research, using series capacitance compensation principle, and the application of series capacitor compensation, simulation and high frequency of series capacitor compensation device for transmission lines, transmission lines, series capacitor compensation device setup and analysis of transient, steady state. Analyze the line fault. Second in capacitor, MOV, trigger the gap in this paper, based on the principle of damping reactor, the analysis and research is mainly focused on the fuse outside internal fuse capacitors and capacitor and its advantages and disadvantages, pointed out the influence of fault capacitor element for distributed voltage; Analyzes the MOV, trigger interval, the action of the bypass circuit breaker, draw a series compensation device on the discharge Gap Gap on voltage, MOV on current and the energy of the MOV waveform. And put forward the limit on capacitor group overvoltage, protect the capacitor set of measures, further to the operation of the series compensation device correctly and the control methodKey words: series capacity; Compensation; The simulation; analysis 目录第一章 绪论11.1 选题的背景11.2 研究的目的和意义11.3 选题在该领域的水平和发展动态1第二章 串联电容补偿的基本知识22.1 串联电容补偿的基本原理22.2 串联电容补偿的基本结构32.3 主要装置的作用32.4 串补装置的主要作用4第三章 研究的主要内容43.1 系统描述43.1.1 仿真系统的建立53.1.2 各个模块的功能作用63.2 初始状态设置和稳态分析 83.2.1 初始状态的设置 83.2.2 稳态分析 103.3 暂态分析 113.3.1 线路1发生a相接地故障仿真及结论113.3.2 线路1发生三相接地故障仿真及结论133.3.3 线路1发生B相接地故障153.3.4 线路1发生C相接地故障173.4 频率分析193.4.1 修改系统图193.4.2 等效三相电源参数设置203.4.3 阻抗依频特性及结论203.5 母线B2故障时的暂态分析 213.5.1 再次修改系统图213.5.2 母线B2三相接地故障模块、断路器参数设置 223.5.3 添加选择器、万用表并对其参数进行设置 243.5.4 对系统进行仿真27第四章 串联电容补偿的理论依据及关键技术294,1 理论依据294.2 关键技术294.2.1 技术要求294,2,2 MATLAB 简介 294.2.3 Simulink简介30第五章 结论与展望315.1 结论315.2 展望31第六章 总结 31第七章 参考文献32第一章 绪论1.1 选题的背景现如今超高压、强电流、大功率、超长距离输变电已被广泛采用，相应的线路阻抗也在增大，阻抗的增大又会使线路上的输送能力受到限制，同时电压质量也得不到保证，系统稳定性也较差，因此必须采取补偿措施。而串联电容补偿对提高电力系统的经济性和可靠性起着重要作用。为了更好的了解串联电容补偿装置对输电线路所起的重大作用，因此对其做出研究。1.2研究的目的和意义目前,由于电力不断增长的需要及各大区联网的需要,为了满足联网后输电能力的需要, 满足安全稳定水平的需要,减少投资等因素,串补技术将大有发展前景。现在对串联电容补偿的研究是为了能更好的实现高压输电线线路提高电力系统的稳定性、增加系统的输送能力；改善系统的运行电压和无功平衡条件，改善电压质量：合理分配并联线路或环网中的潮流分布；同时希望在大容量、远距离输电系统中减少输电线路，节省投资，缩短周期，提高经济效益、社会效益及利于环境保护。所以希望串补装置得到更好的发展和运用1.3 选题在该领域的水平和发展动态随着电力电子技术的发展，从20世纪90年代以来，可控串联电容器补偿也逐步开始在国内外的电力系统中得到应用。从1928年串联补偿技术首先应用于美国的33kV系统以来，串联补偿技术在电力系统中的应用已有70多年的历史。因此串联补偿在国外已是一种成熟的技术，广泛地应用于提高线路的输电能力和改善系统的稳定性。串补技术在电力系统应用发展历程如下： 1950年，瑞典Alfter，串联补偿首次应用于230kV电网； 1954年，瑞典Hlavero，串联补偿首次应用于380kV电网；1968年，美国太平洋公司，串联补偿首次应用于500kV电网； 1989年，巴西伊泰普，串联补偿首次应用于800kV电网；1991年，美国AEP，可控硅投切的串联补偿应用于345kV电网； 1992年，美国WAPA和BPA，可控串联补偿首次应用于230kV电网； 1993年，美国BPA，可控串联补偿首次应用于500kV电网。 到1998年，世界上串补电容安装总容量已超过90，000Mvar。 ABB公司：从1948开始投入，2000年已投入使用的工程有224套，近三年来用于400千伏以上电压等级的有11套。 NOKIA公司:从1964开始投入使用， 2000年投入使用和即将投入使用的工程有71套。近三年来投入使用的7套中，用于400千伏电压等级以上的6套。 GE公司：从1928开始生产有关设备。近三年来投入的主要串补工程中有3套中，用于500千伏电压等级以上的有1套。 SIEMENS公司：在近三年来投入使用的8套中，用于500千伏电压等级以上的有7套。 近几年，电网建设发展迅速，大容量长距离输电增多，“西电东送“给串补技术应用带来了机遇，我国目前已有四个工程投入运行的串联补偿装置，还有一些线路的串补装置工程正在建设和规划中。串联补偿技术在电力系统特别是在长距离、大容量输电系统中得到了广泛的应用。我国目前已在阳城电厂送出工程的江苏三堡，华北电网大房双回线路的蔚县，丰、万顺双回线路的万全，南方电网天广双回线路的平果和惠水至河池双回路的河池装设了串联电容补偿装置并投入了运行，今后还将有一些输电线路计划装设串联电容补偿装置。(参见参考文献6)第二章 串联电容补偿的基本知识2.1 串联电容补偿的基本原理安装串补装置后的稳定输送容量提高的原理：高压输电电路的静态稳定输送功率可表示为： ，式中U1、U2、为线路两端的电源电压，为线路两端的电源电压的相角差，为线路的阻抗；为线路的极限输送功率（静态稳定极限）。当线路中安装有串补电容后，线路的稳定输送功率为在同一个相角差的条件下，将装有串补电容器前后的稳定输送功率进行比较：为补偿度。在500KV以上超高压输电线路工程中若补偿度设为40% ，则每条输电线路安装串补电容器后的稳定输送功率与安装前的稳定输送功率之比为1.67 倍。即安装了2套串补装置后相当于增加了一条输电线2.2 串联电容补偿的结构串联电容补偿装置由串联电容器组、金属氧化物变阻器（MOV）、放电间隙和阻尼阻抗组成。如图1：图1 串联电容补偿装置(见参考文献9)23 主要装置的作用电容器组：电容器组是串补装置的主要设备串补用的电容器通常有2种：外熔丝电容器及内熔丝电容器。内熔丝电容器是每相电容器组由320台电容器单元组成。该电容器是油浸全膜电容器，实际设计的电场强度为170V/um 。电容器组的保护水平为2.3pu，保护电压为230kv。外熔丝电容器是熔丝装置安装在电容器单元的外熔丝的熔断电流应是所保护的电容器额定电流的1.43倍以上，一般取1.5倍外部作为串补用的电容器还需要考虑电容器组两端短路放电时熔丝不被熔断，否则在系统发生故障而串补电容器组退出运行时，旁路间隙或分路开关旁路电容器组时会使电容器组的外熔丝动作金属氧化物可变电阻MOV：MOV的作用是限制出现在电容器组上的过电压，保护电容器组。当区外故障发生时，MOV会吸收全部能量，保护电容器组；区外故障消失后，电容器组可自动投入。区内发生故障时，放电间隙被击穿前MOV限制电容器组上的电压。放电间隙经1MS被击穿后，旁通MOV和电容器组，使MOV不再吸收能量，电容器组两端的电压接近零。当区内发生故障时，区内故障的电流较大，MOV吸收能量的速度很快，流过MOV的大电流会使电容器组两端的电压也较高。采用触发间隙限制出现在电容器组上的过电压，降低所需MOV的能量吸收能力，还能改善系统阻尼次同期振荡的能力触发间隙：其主要功能是：在一定的条件下迅速被击穿以旁路电容器组和MOV，防止MOV过热而损坏，也可保护电容器组免受过电压的损害2.4 串补装置的主要作用1)提高电力系统的稳定性，增加系统输送能力。串联电容器的容抗抵消掉线路部分感抗，相当于缩短了线路的电气距离，同时使线路两端电压的相角变小，抗干扰裕度增大，从而提高了线路输电能力，提高了系统稳定水平。2)改善系统的运行电压和无功平衡条件；在配电网中主要用于补偿线路的感性压降，改善电压质量。3)合理分配并联线路或环网中的潮流分布；串补电容相当于缩短了线路的电气距离，在由不同导线截面和不同电 压线路经变压器组成的电网中，经优化后可使潮流分布合理，有利于减少线路有功损耗。4)降低网损；由于线路损耗主要由线路电阻造成，在一定情况下，串联电容减小无功电流，抬高运行电压，从而减少网损。5)经济；串补技术在远距离、大容量输电中的应用，可减少输电线路回路数，从而节省投资。（见参考文献4）第三章 主要内容3.1 系统描述6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。(如下图1所示) 输电线路电压等级为735kv，由两段300km的线路串联组成，工频为60Hz。图1 系统单相电路图为提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。补偿设备接到母线B2的线路侧，B2通过一个300 MVA、735kV/230kV/25 kV的变压器向230 kV侧的250 MW负荷供电，变压器接线方式为Y0-Y0-D。串联电容补偿装置由串联电容器组、金属氧化物变阻器（MOV）、放电间隙和阻尼阻抗组成。如图2：图2 串联电容补偿装置3.1.1 仿真系统的建立打开SimPowerSystems系统，在Elements中找到相应的模块，如：三相双绕组变压器，三相三绕组变压器，三相断路器，三相故障模块，分布参数线路，串联补偿器，三相负载等。在Machines子系统中找到简化电机模块，在Measurements 子系统中找到三相电压电流测量模块，根据课题要求把这些模块连接起来，得到系统仿真图如下图3：(见参考文献1)图3 系统仿真图发电机选用简化的同步电机模块，两个变压器是通用的双绕组和三绕组变压器模块，其中和母线B2相连的三相三绕组变压器为饱和变压器。母线B1、B2和B3为三相电压电流测量模块，通过设置黑色背景可以使这些模块具有母线的形式。三相电压电流测量模块输出的三相相电压和线电流用标幺值表示。故障发生在线路1的串联电容补偿装置左侧，在第1个周期末发生a相接地故障，线路1两侧的断路器CB1、CB2在第5个周期后三相断开以切除故障线路，第6个周期后a相接地故障消失。3.1.2 各个模块的功能作用：简化的同步电机：其模型的电气特性和机械特性都是简单的同步电机。电气系统的每个阶段包括电压源串联一个RL阻抗,它实现了机器的内部阻抗。R的值可以是零但L的值必须是积极的。双绕组变压器：有两个绕组，是由三个单相变压器组成的。可以充当铁芯但并不是简单地通过在参数菜单的块中设置适当的复选框，通过看变压器块和饱和变压器块部分的线性详细描述一个单相变压器的电气模型三绕组变压器：有三个绕组，是由三个单相变压器组成的。可以充当铁芯但并不是简单地通过在参数菜单的块中设置适当的复选框，通过看变压器块和饱和变压器块部分的线性详细描述一个单相变压器的电气模型断路器：具有在不切除电路或变压器的情况下清除母线故障的能力。母线：母线是用来测量电路中的三相电压和电流。万能表：可以用来测量电压或电流相关的块。在本次设计中万用表是用来读取饱和变压器的磁通和磁化电流值。三相断路器：三相断路器块通过选择三相开关实现了三相断路器的开启和关闭的单相断路器，时间可以控制或者从外部模型信号(外部控制模式),或从一个内部控制定时器(内部控制方式)。三相电压源：三相电压源实现三相平衡的三相电压源和一个内部r 的阻抗。三个电压源通过星三角连接,可以在内部接地或进行访问。双击仿真图中的“串联电容补偿”（series comp.1）的子系统,打开子系统如图4所示图4 串联电容补偿”（series comp.1）的子系统图4由三个完全相同的子系统构成，一个子系统代表一相线路。打开“串联电容补偿a相” (Series Comp.1/Phase A)子系统，如图5所示图5“串联电容补偿a相” (Series Comp.1/Phase A)子系统首先打开分布参数线路参数对话框，求出300 km输电线路正序感抗XL为：需补偿的容抗值Xc为0.4XL，即：补偿电容的容抗值Cs为： 图中的MOV元件由SimPowerSystems/Elements中的“避雷器”(Surge Arrester)模块等效。MOV用于防止电容器过电压。当电容电压超过额定电压2.5倍时，MOV将电压钳位到最大允许电压Vprot：（其中，In为线电流有效值，取值为2 kA）为了保护MOV，在MOV上并联了由断路器模块等效的放电间隙Gap，当MOV上承受的能量超过阈值时，间隙放电。与放电间隙串联的RL支路是用来限制电容电流上升率的阻尼电路。“能量和放电间隙触发”(Energy & Gap firing)子系统完成对放电间隙Gap的控制，仿真系统模型如图8。该系统对MOV中的能量进行积分计算，当能量值大于30 MJ时发送合闸信号到断路器模块Gap中，断路器合闸，实现间隙放电。(见参考文献10 打开图3系统仿真图中300 MVA、735/230/25 kV的三相三绕组变压器模块的参数对话框，注意电流磁通饱和特性用标幺值表示为0，0 ；0.0012，1.2；1，1.45图8仿真系统模型3.2初始状态设置和稳态分析3.2.1、初始状态的设置点击系统仿真图中Powergui模块（图9）的“潮流计算和电机初始化”（ Load flow and machine initialization）按键，打开窗口如图10所示。设置节点类型为PV节点，电机输出的有功功率为15 MW，初始电压为13.8 kV。即1.0 p.u。图9 Powergui模块图10 “潮流计算和电机初始化”按键单击Powergui模块的“更新潮流”(Update Load flow)按键，更新后的电机线电压相量、线电流相量、电磁功率、无功功率、机械功率、机械转矩和励磁电压显示在图10的左侧子窗口中。退出Powergui模块，打开电机参数对话框，可以观测到“电机的初始状态”(machine initial conditions)已经被系统自动更新了，同时，和电机输入端口Pm、E相连的机械功率和励磁电压被更新为Pmec=1515.9 MW(0.72184 p.u.)、E=1.0075 p.u.。3.2.2 稳态分析 点击Powergui模块的“稳态电压电流分析”（steady-state voltages and currents）按键，打开窗口如图11所示。通过该窗口可以得到各母线上的稳态电压电流，从而进行系统稳态分析。(见参考文献7)图11 “稳态电压电流分析”例如、图中母线B1的a相电压幅值Va为608.78kv，相角为18.22，母线B1的a相电流幅值Ia为1.56kA，相角为30.5。因此，流入线路1的a相有功功率Pa为：MW因此三相有功功率 P=3*Pa=1392 MW3.3暂态分析打开“三相故障模块”参数对话框，设置1/60 s时发生a相接地故障，0.01 s后故障消失。设置线路1两侧的断路器CB1、CB2在5/60 s时三相断开并切除故障线路。(见参考文献8)3.3.1 线路1发生a相接地故障的仿真及结论 在Powergui模块中选择连续系统仿真，仿真参数对话框中设置仿真结束时间为0.2 s，算法为变步长ode23tb。开始仿真，得到母线B1上的三相电压和电流波形如图12所示，得到母线B2上的三相电压和电流波形如图13所示。a相接地故障时的三相短路电流波形如图14所示。a相串联补偿装置上放电间隙Gap上的电压、MOV上的电流和MOV的能量波形如图15所示。图12 母线B1上的三相电压和电流波形图13 母线B2上的三相电压和电流波形图14 a相接地故障时的三相短路电流波形图15 （a）为a相串联补偿装置上放电间Gap上的电压(b)为MOV上的电流 (c)为MOV的能量波形结论：仿真开始时，系统已经处于稳定状态，t=0.0178s时，a相发生接地故障，最大故障电流为7kA，见图14，MOV每半个周期导通一次（见图15（b），使得MOV中存储的能量阶梯上升（见图15（c）。当t=0.0852s时，线路上的继保装置动作，断路器CB1和CB2断开（见图13三相电流波形图），MOV中存储的能量不再发生变化，维持为13MJ。由于MOV中存储的能量未超过30 MJ的门槛阈值，因此放电间隙Gap不动作，Gap上的电压缓慢减小(见图15(a)，断路器断开后，故障电流降到一个非常小的数值并在第一个过零点时降为0，见图14，串联电容其中的残余电荷通过线路、短路点和并联电抗组成的回路放电，直到故障电流降为0，串联电容放电结束，电压在220KV附近波动（见图15（a）3.3.2 线路1发生三相接地故障的仿真及结论打开“三相故障模块”参数对话框，设置三相接地故障。再次仿真，仿真结果如图16图19所示。图16 三相接地故障时母线B1上的三相电压和电流波形图17 三相接地故障时母线B2上的三相电压和电流波形(a) 三相电压；(b) 三相电流图18 三相接地故障时的三相短路电流波形图19 （a）为三相接地故障时串联补偿装置上放电间Gap上的电压(b)为MOV上的电流 (c)为MOV的能量波形结论：由图可见，在MOV中能量存储的速度明显高于单相接地故障，能量在故障后3个周期时到达30 MJ的门槛阈值(见图19(c)，于是放电间隙Gap被触发，串联电容器通过气隙放电，电容器上电压在线路断路器断开前已快速降至0(见图19(a)。由于此时断路器尚未动作，因此母线B2上电压降为0，第5个周期后，断路器动作，将故障与母线B2隔离，母线B2上电压逐步得到恢复(见图17(a)。3.3.3 线路1发生B相接地故障图20 B相接地故障时母线B1上的三相电压和电流波形图21 B相接地故障时母线B2上的三相电压、电流、三相短路电流波形(a) 三相电压；(b) 三相电流；（c）三相短路电流波形图22 （a）为B相接地故障时串联补偿装置上放电间Gap上的电压(b)为MOV上的电流 (c)为MOV的能量波形3.3.4 线路1发生C相接地故障图23 C相接地故障时母线B1上的三相电压和电流波形图24 C相接地故障时母线B2上的三相电压、电流、三相短路电流波形(a) 三相电压；(b) 三相电流；（c）三相短路电流波形图25 （a）为C相接地故障时串联补偿装置上放电间Gap上的电压(b)为MOV上的电流 (c)为MOV的能量波形3.4、频率分析当输电线路采用串联电容补偿时，会引入一个次同步频率的电气谐振，在一定的条件下，它将与机组扭振相互作用而导致电气振荡与机械振荡相互促进增强。这种现象称为次同步谐振现象。当汽轮发电机组轴系扭振模态在系统阻抗的零点附近时，就会出现这种频率低于系统基频的谐振。由系统阻抗的极点产生的高次同步谐振电压使得变压器饱和。因此，本课题设计的频率分析将围绕系统阻抗的依频特性展开。3.4.1 修改系统图首先修改系统图，从本模型文件中删除“简化同步电机模块”(Simplified Synchronous Machine)，用“三相电源模块”(Three-Phase Source)替代。打开“三相电源模块”参数对话框，将“三相电源模块”中的阻抗参数设置成与简化同步电机的阻抗参数相同，修改后的系统图如下图26所示图26 用三相电源替代的系统仿真图3.4.2 等效三相电源参数设置图27 等效三相电源参数设置对话框3.4.3 阻抗依频特性从SimPowerSystems/Measurements子库中复制“阻抗测量”模块到本模型文件中，将该模块连接到母线B2的a相和b相线路上，得到a相和b相的阻抗之和。将阻抗测量模块参数对话框中的“增益参数”(Multiplication factor)改为0.5，即可得到一相阻抗。(见参考文献5)打开Powergui模块的“阻抗依频特性测量”窗口，设置频率范围为0:500 Hz，纵坐标和横坐标均为线性表示，单击“更新”按键后得到阻抗的依频特性如图28所示图28 Powergui模块的“阻抗依频特性测量”阻抗依频特性结论：系统有三种振荡模式，分别在频率8Hz、142Hz和342Hz，其中8Hz为串联电容和并联电感的并联谐振频率，142Hz和342Hz是由600km分布参数线路导致的谐振频率。利用图28显示的参数特性可以进行母线B2的短路容量的计算。将图28在60 Hz处的阻抗依频特性放大，可以得到60 Hz处的阻抗值R为58 ，因此三相短路容量P为9314MVA3.5 母线B2故障时的暂态分析3.5.1 在次修改系统图通常变电站中的断路器均具有在不切除电路或变压器的情况下清除母线故障的能力。因此修改系统图，修改后的系统图如下图29所示。并对母线B2上三相接地故障的暂态过程进行分析。将三相故障模块接到母线B2上，打开参数对话框，按图30进行参数设置，这样在t=2/60 s时将发生三相接地故障。打开断路器模块CB1和CB2，按图31、32所示取消三相开关动作的复选框，表示三相开关不可操作。这样，断路器保持初始的合闸状态不再动作，线路将不会从系统中被切除。图29 将三相故障模块接到母线B2上的系统仿真图3.5.2 母线B2三相接地故障模块、断路器参数设置图30 母线B2三相接地故障模块设置图31 母线B2三相接地故障时断路器1的设置图32 母线B2三相接地故障时断路器2的设置3.5.3 添加选择器、万用表并对其参数进行设置为了清楚观察B2母线上的a相电压，从Simulink/Signals Routing子库中复制“选择器”(Selector)模块到本模型文件中的“数据获取子系统”(Data Acquisition subsystem)中，按图33（a）连接在B2母线电压输出端和示波器之间，并设置选择器模块参数对话框中“元素”(Elements)个数为1(见图33(b)。为了读取饱和变压器的磁通和磁化电流值，将“万用表”模块复制到本模型文件中。打开“三相三绕组变压器”模块参数对话框，在“测量参数”列表框中选择测量“磁通和磁化电流”(见图34(a)。打开“万用表”模块参数对话框，在“万用表”模块中选择显示a相的磁化电流和磁通(见图34(b)。利用“信号分离”(Demux)模块可将万用表模块的两个输出信号分离出来并通过示波器显示。图33（a） 添加选择模块图33（b） 选择模块参数设置图34（a） 变压器参数对话框图34（a） 万用表参数对话框图35（a） 最终系统仿真图图35（b）数据获取子系统3.5.4 对系统进行仿真打开菜单栏SimulationSimulation parameter，将仿真结束时间设为0.5 s以便更好地观察8Hz的次同步振荡。开始仿真，仿真结果如图36所示。 图36从上到下依次为母线B2上的a相电压、母线B2上的a相短路电流、饱和变压器的磁化电流和饱和变压器的磁通、母线B2处串补电容的a相电压。图36 母线B2三相接地故障仿真波形图(a) B2的a相电压； (b) B2的a相电流； (c) 饱和变压器的磁化电流；(d) 饱和变压器的磁通 (e)串补电容的a相电压 结论：从图36(a)的母线a相电压和图36(e)的电容电压可以清楚地看到由于清除故障而激发的8 Hz的次同步振荡现象。故障发生时，变压器a相电压降为0(见图36(a)，磁通在1630 Vs处保持不变(见图36(d)。故障清除后，电压恢复，此时由60 Hz及8 Hz电压分量共同作用产生的磁通偏移量使变压器饱和。当变压器磁通大于磁通电流特性曲线的拐点时，变压器的磁化电流曲线将出现涌流，该电流中包含被98 Hz信号调制过的60 Hz无功分量(见图36(c)。第四章 串联电容补偿的理论依据及关键技术4.1理论依据串联电容补偿装置是串联在输电线路中以补偿线路感抗，由电容器及保护设备、控制设备等组成的装置。其补偿度基本不变或不能平滑调节，称为固定串补装置（FSC），简称串补。电容器组的接线设计必须保证当某台电容器发生断线或绝缘击穿时，不会危及其它电容器乃至整个典型单元，对于远距离输电线，其输电能力主要取决于线路的稳定极限，功角稳定性使输送功率、输电距离受到限制，必须采取补偿措施。串联电容器补偿可使系统稳定极限大幅度提高，从而提高线路的输电能力。长距离输电线路的感抗对限制输电能力起决定性的作用。在输电线路中间加入串联补偿电容，利用串联电容器的容抗抵消掉部分感抗，减小线路两端相角差，相当于缩短了线路的电气距离，从而达到提高系统的稳定极限和输电能力的目的。电力系统无功补偿有多种方式，其中串联电容器补偿广泛地应用于超高压输电线路上，它对提高电力系统的经济性和可靠性起着重要作用。4.2 关键技术：利用MTLAB应用软件中的Power system Blockset的模块对高压输电线路串联电容补偿装置进行仿真研究，关键在于熟练掌握MATLAB软件及其模块，(见参考文献2)4.2.1技术要求：1、掌握串联电容补偿的工作原理。2、掌握串联电容补偿的的应用。3、掌握高压输电线路串联电容补偿装置的稳态分析方法。4、掌握高压输电线路串联电容补偿装置的暂态分析方法。5、掌握高压输电线路串联电容补偿装置的频率分析方法。6、熟练掌握应用MATLAB程序设计语言中的Power system Blockset中模块中各种计算功能的应用与成果的输出等。4.2.2 MATLAB简介MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB有着强大的功能，可以用来进行多种工作，具体如下： 数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理技术、数字信号处理技术、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程等。 MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，可以解决这些应用领域内特定类型的问题。4.2.3 Simulink简介Simulink是Matlab软件下的一个附加组件，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包。支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的仿真系统。在其下提供了丰富的仿真模块。其主要功能是实现动态系统建模、方针与分析，可以预先对系统进行仿真分析，按仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数。Simulink仿真与分析的主要步骤按先后顺序为为:从模块库中选择所需要的基本功能模块，建立结构图模型，设置仿真参数，进行动态仿真并观看输出结果，针对输出结果进行分析和比较。Simulink为用户提供了一个图形化的用户界面（GUI）。对于用方框图表示的系统，通过图形界面，利用鼠标单击和拖拉方式，建立系统模型就像用铅笔在纸上绘制系统的方框图一样简单，它与用微分方程和差分方程建模的传统仿真软件包相比，具有更直观、更方便、更灵活的优点。不但实现了可视化的动态仿真，也实现了与MATLAB、C或者FORTRAN语言，甚至和硬件之间的数据传递，大大扩展了它的功能。第五章 结论与展望5.1结论根据第三章对高压输电线路电容串联的补偿的仿真与研究，并对其做分析比较证明了增设串联电容补偿装置的主要目的是提高线路输送能力，线路上装设并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。利用串联电容器的容抗抵消掉部分感抗，减小线路两端相角差，相当于缩短了线路的电气距离，从而达到