首先在測試實(shí)驗(yàn)開始時，先在Simulink仿真平臺上搭建含有串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)仿真模型，把實(shí)驗(yàn)需要的裝置搭建完畢后，利用Matlab軟件進(jìn)行研究數(shù)據(jù)，并對線路發(fā)生單相接地短路故障進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，對短路后暫態(tài)過程及頻率進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Matlab軟件為研究含串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的電網(wǎng)產(chǎn)生次同步諧振問題提供很有必要的工具，對裝置高壓短路的測試起到了十分重要的作用。
    這個實(shí)驗(yàn)的原理是利用串聯(lián)電容補(bǔ)償就是在線路上串聯(lián)電容器以補(bǔ)償線路的電抗。采用一種經(jīng)濟(jì)有效的方法將串聯(lián)補(bǔ)償是提高交流輸電線路輸送能力和增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，但是超高壓輸電線路加串聯(lián)補(bǔ)償后會引發(fā)次同步諧振問題。所以我們攻克這個問題是我們實(shí)驗(yàn)的目的。

    (二)實(shí)驗(yàn)原理及過程

    實(shí)驗(yàn)的過程主要利用MATLAB/SIMULINK對含有串聯(lián)電容器的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)建模，對線路發(fā)生單相接地短路故障進(jìn)行仿真，進(jìn)而對研究其暫態(tài)過程并對頻率進(jìn)行分析。

    1串聯(lián)電容補(bǔ)償原理

    根據(jù)補(bǔ)償容量要求，電容器組由若干單個電容器串、并聯(lián)組成。而常規(guī)串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置由電容器組、電容器組過電壓保護(hù)、阻尼回路、串補(bǔ)旁路開關(guān)、隔離開關(guān)以及監(jiān)測、保護(hù)系統(tǒng)組成。補(bǔ)償容量的電容器是由金屬氧化物(通常為氧化鋅)避雷器MOV及其放電間隙保護(hù)構(gòu)成電容器組的過電壓保護(hù)。

    一切正常的情況下，MOV呈現(xiàn)高阻特性，流過電流基本為零;在發(fā)生事故后，當(dāng)電容器兩端的電壓達(dá)到MOV保護(hù)水平時，MOV的電阻迅速降低，從而流過MOV的電流迅速增大，限制加在串聯(lián)電容器上的電壓，并在故障電流終止時，瞬時將電容器再投入。放電間隙的作用是保護(hù)MOV。當(dāng)電容器需要退出運(yùn)行，串補(bǔ)旁路開關(guān)將閉合。阻尼回路包括電抗器和并聯(lián)電阻，當(dāng)間隙和旁路開關(guān)動作時，抑制間隙放電可能引發(fā)的振蕩，限制電容器的放電電流。

    2串聯(lián)電容補(bǔ)償系統(tǒng)仿真與分析

    對于模塊參數(shù)設(shè)置：系統(tǒng)頻率為60Hz，電機(jī)輸出有功功率為15MW，初始電壓為13.8kV，串聯(lián)補(bǔ)償裝置補(bǔ)償度為40%，通過三相故障模塊Transitiontimes設(shè)置故障時間段，故障起始時間設(shè)為1/60s，切除時間設(shè)為6/60s，斷路器CB1、CB2在5/60s三相斷開切除故障線路。

    仿真參數(shù)設(shè)置：Powergui選擇連續(xù)系統(tǒng)仿真，仿真終止時間為0.2s;算法為變步長ode23tb。

    (a)A相短路電流波形

    (b)Gap電壓

    (c)MOV電流(d)MOV能量

    仿真開始時，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

    1.當(dāng)我們設(shè)置t=1/60s時，A相發(fā)生接地的故障，最大故障電流為10kA，MOV每半個周期導(dǎo)通一次，因此MOV中的能量成階梯上升。

    2.當(dāng)t=5/60s時，線路上的斷路器CB1、CB2斷開，MOV中的能量不再變化，維持13MJ，其未超過閾值30MJ，放電間隙不動作，Gap電壓緩慢減小，斷路器斷開后，故障電流在第一個過零點(diǎn)時降為0，由此進(jìn)行頻率分析。

    2)頻率分析

    修改仿真模型，三相電源模塊代替簡化同步電機(jī)模塊。在SimpowerSystems庫中選取阻抗測量模塊連接在B2母線a相和b相上，模塊增益參數(shù)設(shè)置為0.5，即得一相阻抗。在Powergui中得到阻抗的依頻特性如圖5所示。

    從實(shí)驗(yàn)中可以得到系統(tǒng)是有三種震蕩模式，分別在9Hz、175Hz和370Hz處。9Hz為串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的并聯(lián)諧振頻率，175Hz和370Hz是分布參數(shù)線路導(dǎo)致的諧振頻率。清除故障時，這三種震蕩模式均可能被激發(fā)。可見超高壓輸電線路加串聯(lián)補(bǔ)償后可能會引發(fā)次同步諧振問題。

    3實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)論

    在Matlab/Simulink仿真平臺上搭建含有串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)仿真模型進(jìn)行單相接地短路故障仿真。仿真結(jié)果表明Matlab為研究含串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的電網(wǎng)產(chǎn)生次同步諧振問題提供了強(qiáng)有力的工具。完成了實(shí)驗(yàn)的最初目的，對于以后解決相應(yīng)的問題找到了突破口，能夠更有效的掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)。