无功功率

高压直流(high voltage direct current，HVDC)换流器具有一定的动态无功调节能力，充分利用换流站的无功调节能力，可显著改善HVDC系统的稳定性能。文中研究了HVDC系统稳态运行时的无功功率可调节能力，分析了有功功率和无功功率相互耦合的特性，以国际大电网(conference International des grands reseaux electriques,CIGRE)的HVDC标准测试模型和贵广Ⅱ直流输电工程模型为算例，对稳态工况的直流电流可运行范围进行了解析，进而求出整流、逆变两侧的无功功率可调节能力，并将其应用在无功控制中。研究发现，CIGRE的HVDC标准测试模型对于容性的无功功率和感性的无功功率调节能力相近，而贵广Ⅱ直流输电工程模型对感性无功的调节能力远大于对容性无功的调节能力。在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中验证了无功功率可调节能力的正确性和应用价值。

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题，提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式，利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率，实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量，通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证，基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明，所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题，并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减，提升光伏逆变器的无功功率调节量。

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题，提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力，通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先，改进了故障检测方法，采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次，在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率，可以有效抑制受端连续换相失败，抬升交流电压最低值。同时，对无功功率进行控制切换，避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明，在不同故障场景中，所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。

目前的计量装置基本只能抄录光伏发电上网发电量、有功功率、 无功功率等信息并上传到广东电网计量自动化系统，配网运行人员急需掌握的并网公共连接点处的电压波动、谐波、频率等电能质量数据尚未实现实时监测。 鉴于此，本项目研制出一种应用于可再生能源并网具有实时监控功能的电能质量监测装置。在线功能电能质量监测系统是一个以数据为基础，以用户为中心的实时系统。它提供实时的电能数据服务、定制化的用户界面，为用户提供实时的多视角丰富的应用。它由硬件系统和软件系统组成，硬件作为平台的支撑，软件作为系统的灵魂，共同为用户提供服务。

无功功率补偿技术随着电力系统的出现而出现，并随着电力工业的发展和电力负荷的多样性而不断进步。电力系统发展到现在已出现三代无功补偿技术；同步发电机补偿、同步调相机补偿、并联电容器补偿、并联电抗器补偿，属于第一代补偿技术；基于自然关断晶闸管技术的SVC（相控电抗器（TCR）、磁控电抗器(MCR)）属于第二代无功补偿技术；基于IGBT、IGCT等大功率可控器件的补偿装置SVG(Static VAR Genarator)属于第三代无功补偿技术，不再采用大容量的电容器、电抗器，而是通过大功率电力电子器件的高频开关（IGBT）实现无功补偿的变换。

阐述无功补偿方式对系统功率因数及电压的影响，通过无功补偿点的合理选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功功率的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。进行无功功率补偿，能投资少回报高。通常采用的方法是在配电变压器低压侧进行补偿，既可降低线路损耗，也能降低配电变压器损耗，电压质量也有较大的改善，达到提高电能质量、降低线损的目的。

高压电容器组是直流输电系统的核心设备，为系统及电网提供90%以上的无功功率支撑，对保障直流输电及电网安全运行意义重大。单一直流工程电容器组容量在3000-6000Mvar之间，由1.5万-3万只电容器元件组成，运行中面临两方面技术难题：一是电容器内部轻微故障难以提前感知并准确定位，无法避免故障进一步发展，最终导致事故发生；根据国家电网近10年运行数据统计，由于电容器故障导致设备跳闸事件200余起，电容器爆炸着火事故30余起。二是H桥电容器自然组合值离散性大，造成电容器组不平衡保护灵敏度降低，影响电容器安全运行，而单组滤波器电容器单元超过300只，快速配平、测试调整困难；尤其故障抢修时，更换电容器仅需3至4小时，而反复配平调整及测试验证是更换时间的4倍以上，造成滤波器组长时间停运，影响直流外送。 针对上述问题，团队依托国家西电东送“宁东至浙江、宁东至山东”两大直流工程，重点围绕电容器故障监视、诊断、检测等方面开展系统研究，攻克了电容器对称性故障无法检测、元件击穿实时定位、不平衡电流测试与智能配平等关键技术，取得了系列原创性成果，大幅提升运行电容器轻微故障检出率和故障电容器配平效率。 项目申请发明专利11项、授权6项，授权实用新型专利18项、软件著作权3项；出版科技专著2部，发表论文16篇，其中SCI收录1篇，EI收录2篇，中文核心11篇；制定电力行业标准1项，国家电网标准5项。由中国电力科学研究院专家领衔的成果评价委员会一致认为“项目技术处于国际先进水平”。成果已被列入国家电网公司新技术推广目录，在西容、桂容等制造商和国内多个换流站应用，对电网安全和电力大规模外送意义重大。

针对广义负荷建模中的光伏并网系统模型难以适应不同逆变器控制和频率扰动的动态响应问题，提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法。首先，建立了光伏并网逆变器不同控制策略响应波形的检测判据。然后，构建了以电压-频率扰动为输入，有功功率和无功功率为输出的光伏并网系统RBF神经网络模型。最后，在Matlab/Simulink中搭建了光伏并网系统模型，并将其接入IEEE14节点配电网进行仿真验证。结果表明，构建的光伏并网自适应等效模型能够有效辨识电压频率给定控制、有功无功给定控制、下垂控制策略类型，能够准确反映光伏并网系统在不同电压、频率扰动下的有功功率、无功功率的动态响应特性。

项目基于电流比较仪功率桥技术，研制了建立了我国首套单相无功功率/电能计量标准装置。该装置通过直流标准电压、电阻、电容等基本电参数的潮源，实现了准确测量正弦工频无功功率/电能的技术突破。项目成果具有量限宽、准确度高的特点，覆盖了目前国内使用的各种类型标准表的量程范围，其不确定度指标达到国际先进水平。项目成果解决了电力系统无功功率/电能计量的校准问题，填补了我国无功功率/电能计量标准领域的空白。项目已申请发明专利1项。 本项目适宜在行业全面推广。目前，我国各级电力公司安装了大量的无功补偿设备，配置了大量无功功率/电能测量仪器仪表，追切需要建立相应的电力系统无功功率/电能计量标准装置，用以检定全行业无功功率/电能测量仪器，完成无功功率/电能计量量值传递与潮源。全面推广该标准装置，能够提高无功电能计量准确性、提高功率因数测量准确度，维护供用电双方正当利益，保证电力系统的电能质量和运行安全。

Y-GZ-D2000C3智能低压故障传感器（以下简称“故障传感器”）是佳源科技总结了多年的故障现场排查经验，针对低压线路复杂，台区用户数量多的特点开发的一种适用于400V低压线路侧的电气测量、状态监测和故障上报设备。故障传感器采用了开启式电流互感器或穿刺取电线夹可以在不停电的情况下安装，结构简单安装便捷。故障传感器可安装于配变低压出线柜、开关分支箱、用户表箱等位置。 故障传感器在安装位置建立监测点，采集三相电压、电流、开关状态等信息，计算线路的有功无功功率等电气量；在线路出现电压、电流故障时，进行告警指示并产生上报事件。具有本地RS485数据通讯接口或载波/微功率无线通讯接口，可以将数据实时传送给TTU设备或通讯中继设备。