基于晶闸管的STATCOM原理和实现

通过对静止同步补偿器（STATCOM）换流过程的分析,提出当STATCOM工作角度超前于系统电压时,可以用晶闸管代替可关断器件,实现可吸收无功功率的基于晶闸管的STATCOM。文中构建了12脉晶闸管STATCOM样机装置,并设计了基于现场可编程逻辑器件和数字信号处理器的数字控制器,以提供高精度晶闸管触发脉冲,满足样机装置触发要求。样机实验验证了晶闸管STATCOM的可行性,实验结果表明,基于晶闸管的STATCOM在其工作范围内能吸收连续可调无功功率,装置工作电流谐波小,具备了普通STATCOM装置的优点,可用于电力系统无功补偿领域。     

美国西北电力公司将采用阿尔斯通的新型静止同步补偿技术

静 止同步补偿器STATCOM，是一种新型的灵活交流输电装置，用以改善网络较弱区域的电力输送状况，保持系统电压稳定。在美国西南康涅狄格州，由于用户需求较高，设备负荷较重，传输线路故障时有发生，负责该州供电的西北电力公司决定采用 STATCOM技术以解决该地区电网电压的扰动问题。经过反复的方案比较，最终选中阿尔斯通的新型STATCOM技术，电网可以较快地从这类事故中恢复。该技术将具体应用在西北电力公司康涅狄格的Glenbrook115kV变电站。阿尔斯通输配电部将提供在英国工厂生产的2台115kV/14.6kV高压变压器,115kV和15kV开…     

4.5 kV/4.0 kA IGCT的应用研究

针对100Mvar及以上大容量静止同步补偿器(STATCOM)用的串联两只或三只(型号为5SHY 35IA503的4．5kV／4．0kA)集成门极换向晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的应用进行了研究。设计了可进行6只IGCT串联的实验平台；通过测试波形得出不同条件下IGCT的串联均压特性，结果表明，在串联状态下开关特性一致。文中指出，当电容变小时，IGCT关断过程中的关断速度明显提高，关断损耗也明显减小。     

应用于直流换流站的百兆乏STATCOM控制策略

永富直流输电工程富宁换流站作为弱受端,存在直流系统运行不稳定的隐患,为增加系统运行稳定性,首次在直流输电工程中接入百兆乏静止同步补偿器(STATCOM)以提高交流系统的电压稳定性。针对该工程的现实需求,介绍了STATCOM控制策略和应用设计方案,通过对STATCOM控制策略的科学设计和有效调节控制,实现对富宁换流站500 kV交流出线的稳态以及暂态电压稳定控制。动模系统测试结果表明,STATCOM可极大地提高弱系统的电压稳定性,对保障永富直流输电工程的安全可靠运行提供坚实保障。     

中国和其他发展中国家的综合资源规划及需求侧管理

１综合资源规划综合资源规划ＩＲＰ是电力公司为了满足未来的电力需求,对不同的选择方案进行评估的一个规划过程;在满足可靠性需求和其他目标的同时,选择电力供应成本最小的最佳资源组合方案。对于传统的电力公司规划,规划者首先考虑的是必须满足的需求、能够达到的可靠性、可行的政府政策和制度。然后选择燃料、电厂、配电系统的类型和模式,寻找满足这些目标的费用最少的电力购买方案这些费用是电力公司维持和运行电力系统所必须的。这里选择的规划方案仅来自供应侧目的是供应更多的电能与电力系统需求侧的方案减少电力…     

10kV固态开关电流过零切换策略的改进研究

固态开关是利用电力电子器件解决电压跌落和短时供电中断经济有效的方法。利用PSCAD／EMTDC软件对10kV配网中以晶闸管为开关器件的固态开关建立仿真模型。仿真研究发现当采用电流过零切换策略时,受10kV配网末端连接的10／0．4kV配电变压器励磁支路影响。固态开关在配电线路发生三相短路故障及变压器空载时,晶闸管中的电流难以短时过零,导致切换时间过长。对此提出改进措施,在10kV线路末端,配电变压器之前,三相串接电容辅助晶闸管关断,经原理分析和仿真研究,验证了该方法正确有效。     

基于晶闸管的静止同步补偿器的建模与实现

通过对静止同步补偿器(STATCOM)换流过程的分析,说明基于晶闸管的电压型和电流型STATCOM的基本原理,建立并求解基于三相回路方程和功率平衡方程的数学模型。提出当工作角度满足要求时,电压型晶闸管STATCOM可吸收无功,电流型晶闸管STATCOM可发出无功。构建了12脉冲电压型晶闸管STATCOM样机装置,实验验证了电压型晶闸管STATCOM的可行性。实验结果表明,电压型晶闸管STATCOM在其工作范围内能吸收连续可调无功功率。装置工作电流谐波小,具备普通STATCOM装置的优点,可用于电力系统无功补偿领域。采用该装置可以降低STATCOM的成本,实现国产化。     

基于统一离散时域建模法的晶闸管串联运行暂态仿真

现有晶闸管仿真模型虽能较准确地模拟单只晶闸管开通和关断的动态过程,却较少涉及多只器件的串并联仿真。文中在分析晶闸管开关过程中动态特性的基础上,利用统一离散时域建模法建立了包含开关动态过程的晶闸管数学模型。由于该模型采用时变电阻来描述晶闸管工作过程中电压、电流的变化关系,因此适用于晶闸管串联电路的暂态仿真分析。仿真和实验结果表明所建立的晶闸管数学模型可较为准确地描述串联运行的晶闸管开关过程中电压的动态分配,从而为需晶闸管串联运行的大型电力电子装置的动静态均压电路设计提供了依据。     

不平衡电压下IGBT串联STATCOM稳定运行范围确定及应用

利用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)串联技术,可使压接型IGBT串联静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)采用结构简单的三相两/三电平拓扑便可直挂于高压配电系统。但是配电系统中电压不平衡会使STATCOM直流侧电容电压产生二倍频波动,严重危及设备运行安全。利用能量守恒建立STATCOM直流电压二倍频波动的数学模型并进行简化,进而分析直流电压波动与电压不平衡度、直流电容容值以及直流电压幅值之间的关系,提出压接型IGBT串联STATCOM直流电压波动稳定运行范围确定方法,实现不平衡电压下对装置运行稳定性的直观判断。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

500kV东莞变电站±200MVA静止同步补偿器的控制功能试验对比研究

为了验证静止同步补偿器(STATCOM)对电网电压的有效支撑作用,针对500kV东莞变电站±200MVA STATCOM工程项目,通过PSCAD软件仿真和现场试验对STATCOM装置的定电压控制、恒无功控制、与站内原有固定补偿器的协调控制这3项主要控制功能进行了功能试验对比研究。研究表明,STATCOM实际输出的无功电流能快速跟踪控制目标电流的变化,且PSCAD仿真与现场试验结果一致。因此证明了PSCAD模型贴近实际装置,且STATCOM的控制功能设计合理,能够对系统无功变化作出快速响应,能有效实现电压支撑作用,提高电网的输电能力,保证电网的安全稳定运行。     

中压配电网串联电容补偿调压技术研究及应用

对于供电半径大、负荷波动较大的中压配电线路,由于线路中的电压损耗较大,常常造成负荷端的电压值偏低、电压波动大,难以满足电压质量要求。通过对不同负荷情况下,对补偿电容量的精确计算,得到中压辐射线路的在电容串联补偿下稳定末端电压的最大输送容量,并通过Matlab仿真验证。在某电力公司10 kV线路接上串联电容补偿器,其正常运行并且稳定负荷侧电压验证了串联电容补偿调压的实用性。     

配电网故障下的STATCOM运行分析

电网发生故障时,故障电流大,三相功率分配不相等,造成三相相间电压不均衡,影响系统稳定。应用静止同步补偿器（STATCOM）能发出或吸收满足系统要求的有功和无功电流,提高电网运行的安全水平。文章首先分析了故障时电压和电流的各序分量特点,探讨了对称和不对称故障时的系统工作特性。然后通过仿真,设置一个配电网络分别发生单相接地、两相相间短路和三相接地故障时,观察系统的运行情况,进而通过调节STATCOM控制正序基波电流,使STATCOM在故障期间提供一定的有功和无功支持,保持系统电压的稳定,维持系统的安全稳定运行。     

南方电网35 kV±200 Mvar链式STATCOM现场试运行

介绍了南方电网35kV±200Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)的现场测试与试运行,重点对启停试验、运行试验、动态特性试验、双套协调控制试验、运行范围和热运行试验、冗余试验中的一些技术问题进行了讨论。现场试验表明:STATCOM启停、紧急停机、定无功和定电压控制、双套协调控制等符合设计要求,运行稳定;阶越增减20Mvar时,STATCOM能在35ms内完成输出调节;投切电容器或电抗器时,STATCOM能在20ms内完成调节,过渡平稳,无冲击;阀组单元故障模拟试验的闭锁、旁路、重启和跳闸保护符合设计要求。试验结果也表明兼顾500kV和220kV母线电压的双目标优化控制策略的STATCOM直流侧电压平衡问题、输出电流谐波以及节能运行仍需深入研究。     

计及STATCOM的电力系统电压稳定特征结构分析

静止同步补偿器STATCOM是柔性交流输电系统FACTS家族中的重要成员,可有效改善系统电压调节特性,提高系统电压稳定裕度.文章基于特征结构分析法,将STATCOM的稳态模型加入潮流方程中,建立计及STATCOM的电压稳定计算模型.该方法以最小模特征值作为系统接近电压不稳定的量度,以电压灵敏度和参与因子为指标,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点和区域,从而为STATCOM的配置提供依据.对WSCC-3机9节点系统仿真,验证了STATCOM对电压稳定的积极作用.     

静止补偿器的非线性控制

对于包含基于自换向绝缘双极型晶闸管（IGBT）逆变器的静止补偿器（STATCOM）, 提出了一种非线性控制策略。基于该控制策略,静止补偿器能够保证系统电压稳定在给定值附近,而且在提供无功补偿时具有理想的暂态性能。同时该控制策略具有对主要参数扰动的鲁棒性。仿真和实验结果证实了该控制策略的有效性。     

±50 Mvar静止补偿器接入系统运行策略仿真研究

针对上海西郊变电站±50 Mvar静止补偿器（STATCOM）接入系统的运行策略进行了研究和仿真。基于上海提供的电网数据，根据系统的实际情况，分析了上海西郊变电站±50 Mvar STATCOM的主要控制目标为动态电压支撑和日常调压。研究和制定了STATCOM接入系统的运行策略，对用于日常调压的无功容量进行限制，留有一定的动态无功备用，当出现快速和大幅的电压变化时迅速跳转至额定运行，以最大无功输出能力提供动态电压支撑。对±50 Mvar STATCOM与西郊变原有的两组30 Mvar投切电容之一相配合的综合运行方案进行了探讨，一般情况下该组30 Mvar电容一直投入，使STATCOM运行在感性输出范围内，这样可以增大电压降落时的动态无功备用。文中重点在电力系统分析综合程序（PSASP）中进行了仿真研究，仿真结果验证了运行策略的可行性和正确性。     

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。     

他励式STATCOM他励电源容量的选择研究

静止同步补偿器(STATCOM)的直流侧是电容器,如何保持直流侧电容电压的稳定是STATCOM可靠运行的关键。STATCOM逆变器直流侧电容电压的建立可分为自励式和他励式,他励式STATCOM逆变器的直流侧电容电压由他励电源来提供,他励方式不但可以稳定直流电压,同时还有抑制STATCOM在动态切换过程中直流电压波动的作用,在大容量STAT-COM中得到了应用。本文对比了自励式与他励式STATCOM,分析了他励电源的稳压及动态调节机理,并通过理论分析和仿真实验,给出了基于三相电压源型逆变器的他励式STATCOM中他励电源容量选择及参数设计的方法,为他励电源的设计提供了基本的参考依据。     

不对称故障STATCOM过流抑制技术的研究

此处以广东电网500 kV水乡变电站静止无功补偿器(STATCOM)在电网发生不对称故障时易出现过流的问题为研究背景,通过深入分析网侧不对称电压对STATCOM输出电压影响,提出一种基于分相瞬时电流控制策略的过流抑制方案,从而有效避免因负序电压导致的持续过流,确保STATCOM安全运行,并在两套并联三角形连接的35 kV±100 Mvar链式STATCOM装置上进行过流抑制试验验证。试验结果表明此处提出的链式STATCOM过流抑制控制方法是正确可行的,具有较好的工程应用价值。     

静止同步补偿器的双环控制系统设计

静止同步补偿器(STATCOM)的主要功能是支撑节点电压,同时直流侧电容电压稳定也是STATCOM装置安全运行的保证。介绍了STATCOM装置的数学模型和运行原理,提出了一种新的控制策略。采用电流前馈环节加比例积分(PI)调节系统控制直流电容电压,节点电压控制采用PI调节和一定的下垂比例因子组成的自动电压调整控制策略。详细探讨了控制系统的设计方法和过程。仿真以及7.5kV.A物理模型的实验结果表明,能够快速有效地将节点电压控制在允许的范围内波动,直流电容电压得到有效控制,证明了控制系统的正确性和控制器设计的有效性。