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含ASVG的电力系统概率暂态稳定评估

丁明，吴红斌

合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

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摘要：随着先进静止无功发生器（ASVG）在电力系统中的应用越来越广泛，研究其对电力
系统暂态稳定的研究显得尤为重要。本文在详细分析了ASVG的模型和控制器后，利用基于
非序贯蒙特卡罗仿真的抽样算法，从扰动的随机性和不确定性出发，来研究ASVG对电力系
统暂态稳定性的影响，并以多个系统为例，进行了含ASVG的电力系统概率稳定评估。研究
结果表明：ASVG的安装地点、安装个数以及网络结构等因素对系统的暂态稳定性有着重要
的影响。证明了在理论计算和工程应用中，对于不同的电力网络，选择合理的ASVG安装地
点、安装个数等因素的重要性。
关键词：先进静止无功发生器；电力系统；暂态稳定性；概率分析

1引言
作为FACTS家族中的一员，先进静止无功发生器（AdvancedStaticVarGenerator,
ASVG），其主要作用是对电力系统中的无功功率进行控制，维持连接点的电压稳定，防止系
统发生电压崩溃。此外，ASVG还具有改善电力系统的阻尼特性，抑制系统的次同步振荡，
达到提高电力系统的动态性能和静止性能的能力[1-3]。
ASVG可以实现无功功率连续双向调节。与调相机和静止无功补偿器（SVC）相比，它具
有运行更经济，结构更简单，响应速度更快，改善电力系统稳定的能力更强等优点。它无需
装设大电感和大电容设备。在电压波动的过程中，其输出的无功功率与电压成正比，有着比
SVC更优越的调节能力。因此ASVG成为静止无功补偿技术的发展方向，是今后柔性交流输
电系统中的一个重要装置。1999年3月30日，由清华大学和河南省电力公司研制开发的
±20MVar的ASVG成功地并入河南电力系统[4]，正式投入试运行，标志着我国在这一领域的
研究已经走在世界的前列。
本文在介绍ASVG的模型和控制器后，基于电力系统扰动的随机性和复杂性的特点，从概
率分析的角度出发，根据系统中扰动所固有的随机性和复杂性，利用非序贯蒙特卡罗仿真算
法，对系统的暂态稳定性进行计算，从ASVG的安装位置、安装个数以及计算网络等方面就
其电力系统暂态稳定的影响进行概率分析，并给出了详细的仿真结果。研究结果表明：ASVG
不同的安装地点、按照个数以及系统的网络结构等对系统的暂态稳定性有着重要的影响，证
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基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20020359004)

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明了在理论计算和工程应用中，选择合理的ASVG安装地点、个数等因素的重要性，为进一
步研究FACTS元件的实际应用提供了理论依据。

2ASVG的模型和控制器

设ASVG装置通过变压器接入系统的任一母线上。它与系统的连接图如图1所示。

VSVG∠δ
VS∠α
•r+jx
ISVGQSVG
udc
P
SVG
图1ASVG的接入方式及等值电路

(Fig.1Diagramofconnectionmodeandequivalentcircuit)

图中，VS∠α为系统侧母线的电压和相角，VSVG∠δ为ASVG装置交流侧的电压和相角。
•
设变压器支路中流过的电流为ISVG，由基本电路方程可知，逆变器从系统中系统中吸
收的有功功率可以表示为：
2.......(1)
PSVG=−VSVGR+VSVGVS[Rcos(δ−α)−Xsin(δ−α)]
ASVG送入系统的无功功率为：
2.......(2)
QSVG=−VSX+VSVSVG[Xcos(δ−α)−Rsin(δ−α)]
式中：R=r/(r2+x2)；X=x/(r2+x2)。
在电路中，r表示ASVG损耗的等效电阻，x表示变压器的电抗。

在稳态情况下，逆变器既不吸收也不发出有功功率，即PSVG=0。由此，可以推导出ASVG
装置在稳态时的交流电压为：
x
V=V[cos(δ−α)−sin(δ−α)]........(3)
SVG0S000r00
此时，ASVG送入系统的无功功率为：
V2
Q=S0sin2(δ−α)........(4)
SVG02r00
若只考虑基频分量，ASVG交流电压与直流电压的关系[5]可以表示为：
θ
V=Kusin........(5)
SVGdc2
式中θ为脉冲宽度角。考虑上式，可得稳态时的直流电压为：
Vx
u=S0[cos(δ−α)−sin(δ−α)]........(6)
dc0θ00r00
Ksin0
2
由上述公式可知，若保持脉宽θ不变，只调整相位角δ，就可以改变ASVG向系统输入