瞬時無功理論在SVC無功功率檢測中的應用

1 引言
大功率電力電子器件和FACTS裝置近年來被廣泛應用于電力系統，相對于傳統設備，其特點是快速動態的響應。其中應用較多的有靜止無功功率補償裝置（SVC），在供電點安裝SVC不僅可以提高供電點的功率因素，而且可以補償三相符合不平衡造成的負序電流，其顯著特點是能快速連續地對波動負荷進行動態補償，通過分相調整補償無功功率，有效地抑制系統的電壓閃變和波動以及抵消不平衡負荷。

SVC系統研究的重點之一是無功功率的計算和檢測。無功功率可以根據視在功率和有功功率之間的關系來定義或擴展正弦電路定義。在SVC系統的無功功率計算中，可以根據正弦電路中無功的定義來計算無功功率。采用這種傳統方法首先需要在一定周期內對線路電壓、電流和兩者之間的相位進行分析和估計，在此基礎上在進行無功功率的計算，難以滿足動態快速的要求。因此，本文采用瞬時無功理論對SVC系統無功功率進行計算。瞬時無功功率理論于20世紀80年代被提出，突破了以周期為基礎的傳統功率定義，可以計算系統的瞬時值，滿足無功功率補償裝置快速連續動作的要求。

2 瞬時無功理論
含有諧波的非正弦電路無功功率至今還沒有廣泛接收的科學權威的定義。根據視在功率S 、有功功率P 和無功功率Q 之間的關系 S²=P²+Q²，可以定義無功功率：

(1)

式中的無功功率Q 只是反映能量的流動和交換，并不反映能量在負載中的消耗，和正弦電路中無功功率最基本的物理意義是一致的。但是沒有區別基波電壓電流之間產生的無功功率、同頻率諧波電壓電流之間產生的無功功率，其結果對于諧波源和無功功率的辨識都沒有明確的意義。

在正弦電路中，還有一種無功功率定義為（為電壓和電流之間的相位差）。這樣，非正弦電路的總無功功率可以類似地定義為基波和各次諧波無功功率的總和

其中為諧波次數，和為基波和各次諧波電壓和電流的有效值，為基波和各次諧波電壓和電流之間的相位差，為基波和各次諧波的無功功率， N為所關注的最高諧波次數。

三相電路瞬時無功功率理論于1983年首先由赤木泰文提出，此后經過不斷研究逐漸完善。瞬時無功功率理論突破了平均值為基礎的功率定義，系統地定義了瞬時無功功率、瞬時有功功率等瞬時功率量。以瞬時無功理論為基礎，可以對無功功率進行計算。三相電路瞬時無功理論原理如下。