任何电力系统工作的目标都是为消费者提供足够的电力。这些系统不仅仅需要具有良好的可靠性,而且还需要满足较高的供电功率与电能质量。但是,如果在乡村及偏远地区使用较长的径向配电线来输送电能会面临诸多问题,第一个问题就是电压质量无法满足负载的需求,因为线路自身具有的电阻和电感是导致压降和功率损耗增加的两个主要重要因素。此外,同步电动机或鼠笼结构的电动机在进行启动操作时会消耗很高的无功功率,这个数值远远高于正常运行时的功率,同时在电动机启动期间所消耗的较高无功功率会造成供电端出现较大程度的电压降,对连接到供电网络的其他负载产生不利影响。严重情况下会导致电压降过大甚至无法启动电动机。所以相关研究者提出了若干补偿技术来解决这一难题,然而,针对在不同负载条件和功率因数下克服这一问题的独特解决方案的研究是一个热门研究课题。因此,本文发现串联电容器补偿具有改善电压质量的理想特性,而其他补偿技术则没有这些特性。此外,本文还对在不同负载条件和功率因数的情况下,串联和并联电容器补偿在径向配电网中应用的效果和特性进行了比较,评估和分析。通过以上设计方案,在电动机启动过程中,固定的串联电容器组可为电动机提供足够的电压。第二个需要解决的问题是:在网络中插入固定串联电容器组时,应考虑启动操作期间异步/同步电动机中的次同步谐振问题。如果补偿程度过高,则该次同步谐振会更加危险。为了解决该问题,本文还提出了一种新的解决方案,以代替传统方法来避免次同步谐振问题。第三个问题是,当网络中发生故障时,串联电容器会承受非常大的过电压,并导致故障电流的级别快速增加。因此,本文介绍并设计了一种智能快速开关串联补偿装置,作为一种代替串联保护的新技术,以克服过压的严重性并减轻故障电流水平,从而代替了传统的保护方法。就电力设备的紧凑尺寸,高性能和较少的环境危害而言,这项新技术具有显著优势。此外,本文还对不同各种类型的故障(例如Ph-g单相对地,2Ph-g两相对地和3Ph-g三相对地故障)条件下,新保护设备与常规保护设备的保护效果之间的效果进行了比较。针对以上所提到的所有研究内容,通过借助MATLAB/SIMULINK在电网系统正常和故障状况下设置不同负载条件和功率因数进行了仿真。在相关系统的设计中,一直以来迫切需要密闭性更好,更为稳定,高效且环保的设备。因此,本文所提出的快速开关串联补偿方案可有效减少金属氧化物压敏电阻的数量,从而降低了固定系列电容器组的成本与尺寸,并有效提升了工作效率。