1.课题的背景与意义

随着现代科学技术的发展，现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化。一方面，非线性、冲击性负荷等造成电能质量问题的因素不断增加，对供电电能质量造成严重的干扰和污染；另一方面，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置投入使用，这些装置对电能质量及供电可靠性的要求越来越高。电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和对人类生活和生产造成的损失也越来越大。电能质量与一般的产品质量不同，它不完全取决于电力生产企业，除了一部分是由难以预测的事故和外力破坏(如雷击)引起的外，还有一部分有些指标(如谐波、电压波动、三相不平衡等)是由用户所使用负载的干扰决定的。

在输电系统中,在电能远距离输送过程中,传输电缆会消耗一定的功率。其中,电缆的感抗值远远大于电缆的电阻值,当负载电流流过传输电缆时,会产生一定的无功功率,这样就降低了传输电缆末端的电网电压,这是电网的稳压问题。在配电系统中,一般负载为阻感性负载,运行过程中,会产生大量的无功电流,从而造成电网系统的功率因数过低,影响电网系统的运行效率,这是功率因数的调整问题。

负载不平衡增加了线路传输的损耗，使得系统视在功率增加等，对电网的供电质量有很大的影响。并且，负载不平衡时，系统的许多与功率相关的特性的分析方法相对于常规的平衡系统的分析方法都有变化，这对实际中的系统电路分析造成了一定的困难。因此，提出一种针对电网负载不平衡的补偿器，补偿负载为平衡，改善供电质量，有很重要的现实意义。

2.课题的国内外研究现状的介绍以及应用

为了减小负载不平衡对系统供电性能的影响，使得系统负载平衡化，许多用于平衡负载的补偿装置被应用到电力系统中，对电能质量的调节起到了积极的作用。

应用最广泛的是静止无功补偿装置Static Vat Compensator#8212;SVC)，可以对不平衡负载进行分相补偿，已被广泛应用于电力系统。其典型代表是固定电容器 晶闸管控制电抗器，并且晶闸管投切电容器(Thyristor Switching Capacitor--TSC)也获得了广泛应用。TSC只能分组投切，和TCR配合使用，连续调节无功功率，对系统不平衡负载进行分相控制，可以达到平衡负载的目的。

1977年，美国GE公司首次在实际电力系统中示范运行了使用晶闸管的静止无功补偿装置。1978年，在美国电力研究院(Electric Power Research Institute)的支持下，西屋电气公司(Westing house Electric Corp)制造的使用晶闸管的静止无功补偿装置投入实际运行。随后世界各大电气公司都竞相推出了系列产品。到20世纪90年代，基于TCR的SVC装置在国外电力系统中得到相当广泛的应用。最大补偿容量已达1000Mvar以上，应用的最高系统电压为765kV。以日本为例，日本1972年引进该技术，到2001年时，日本共生产SVC装置264台，总容量达到9018Mvar，其中日本国内安装11kV以上的SVC装置152台，装置容量为5623.9Mvar。英国国家电网有32套各种SVC装置在输电网运行，以提高北爱尔兰向南部伦敦等负荷中心电力的输送能力和稳定受端电压。SVC目前仍作为输配电系统动态无功补偿的主要实用技术手段之一，至今全世界有近400套SVC，总容量约30Gvar的SVC在输配电系统运行；超过500套、总容量约25Gvar的SVC在工业部门使用。其应用领域包括输配电系统、高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)换流站的无功补偿和抑制电弧炉等大型冲击负荷造成的电压波动等。

3.不平衡补偿器的应用前景

目前看来，SVC 装置因其优良的性能、成熟的技术获得了用户很高的认可度，并且得到了广泛的应用，但随着 SVG 技术的成熟和其成本的降低，SVG装置的优势也将会逐渐显露出来。所以总的来看，今后相当长的时间内，电力系统并联无功补偿装置研究方向将在 SVC、SVG 装置及两者混合应用上。随着电力电子技术的迅猛发展，特别是高温超导技术的快速发展，电流型逆变器(Current Source Inverter,CSI)中储能电感储能效率问题将会得到解决。所以可见，随着电力电子技术、超导储能技术以及开关技术的发展，基于电流型逆变器的 SVG 装置也将得到广泛应用。