【摘 要】
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变电站无功补偿优化是变电站优化设计中的重要组成部分，随着电网系统的迅速发展，江苏地区系统短路电流水平逐年增长，变电设计中采用了各种限制短路电流的措施，从而保证短路电流水
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变电站无功补偿优化是变电站优化设计中的重要组成部分，随着电网系统的迅速发展，江苏地区系统短路电流水平逐年增长，变电设计中采用了各种限制短路电流的措施，从而保证短路电流水平满足设备要求。但短路电流的大幅下降，带来了一系列其他的问题，为保证无功补偿设备单组投切时满足电压波动及电能质量要求，江苏地区普遍采用单组容量为6Mvar的无功补偿设备，从而导致变电站无功补偿设备数量增加，建设成本普遍偏高。通过变电站无功补偿优化，增加变电站无功补偿设备单组容量，减少分组组数，同时满足电压波动及电能质量的要求，是本文的研究重点。 本文首先研究了变电站低压侧无功单组容量的优化设计方法，通过考虑最大运行方式及最小运行方式下变电站不同电压侧短路电流约束、变压器制造约束，以变电站无功补偿设备单组容量为优化目标函数，建立非线性优化数学模型，并采用广义既约梯度算法进行求解，本文的研究创新点主要针对工程实际建立优化模型，由于数学模型为一般非线性优化模型，因此采用成熟求解软件快速求解。通过江苏姚桥220kV变电站为实例设计，对该站无功单组容量进行了详细的优化计算研究，结果表明，通过采用本文研究的优化，变电站无功补偿设备的单组容量可由6Mvar提高至8Mvar，变电站占地面积及建设成本均大大降低。本文同时还对姚桥220kV变电站无功总容量进行了优化分析，考虑不同运行方式下系统无功需求及功率因数要求，分别对容性无功和感性无功总容量进行了具体优化计算，通过验算使得无功总容量设计方案达到最优。 本文还研究了一种大容量无功补偿设备的柔性投切技术，能够实现大容量电容器组单组投切时在允许时间内满足电压波动要求，详细研究了H桥级联柔性开关投切大容量电容器组的技术原理、控制方法，并进行了详细的模拟仿真。通过与SVC、SVG、TSC柔性投切及串联电阻软启动等方案进行详细对比分析，给出了H桥级联柔性开关投切大容量电容器组的技术的优缺点，并结合当前工程实际需要，推荐采用本文提出的H桥级联柔性开关投切技术。
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