500kV变电站35kV STATCOM开关跳闸分析及处理

介绍了某500kV变电站35kV#1STATCOM 381开关、#2STATCOM 382开关跳闸的现象,通过缺陷设备最近几次运维情况分析和现场二次专业检查,判断STATCOM直流蓄电池存在异常,导致在380V交流失电期间直流输出供电不能满足STATCOM二次设备系统运行需求,造成开关跳闸。设备缺陷暴露了STATCOM交流输入回路和直流系统设计不合理,以及蓄电池运维管理欠缺。最后,针对以上问题提出了相应的整改措施。     

配网静止同步补偿器直流电容的优化选择

在STATCOM的串联电感和直流电容参数选择不当时,配网电压中的基波负序分量和谐波分量会引起STATCOM串联谐振.利用开关函数的基频模型,建立了直流电压波动分量和交流电流非基波正序分量与配网电压非基波正序分量的解析表达式,提出了以直流电压波动最小或以交流电流非基波正序分量有效值最小为目标的直流电容的优化计算方法.仿真分析了配网电压存在基波负序分量或谐波分量条件下STATCOM直流电压和交流电流的响应特性,仿真结果与理论分析一致.     

大容量静止同步补偿器(STATCOM)的几项关键技术

介绍了主电路拓扑、换流链直流电压优化控制、同步软锁相等方面对大容量STATCOM的几项关键技术,分析了STATCOM主电路拓扑结构特点及发展趋势,通过原理分析对换流链链节直流电压控制方法进行了对比,并重点描述了三级直流稳压的控制方法,在总结系统正序电压软锁相技术的基础上,阐述了基于同步旋转坐标系下的软锁相技术的工作原理。分析结果表明,基于H桥级联的链式结构STATCOM更易实现结构的紧凑化,便于做成移动式结构,实现动态电源的灵活配置;采用三级直流电压平衡控制策略可有效实现链式STATCOM直流电压平衡控制;基于同步旋转坐标系的软锁相技术有利于STATCOM暂态补偿特性的发挥。     

基于准PR控制的STATCOM直流电容电压平衡策略

链式静止同步补偿器(STATCOM)具有结构简单、易模块化等优点,但也存在直流电容电压平衡策略复杂的缺陷。建立了链式STATCOM数学模型,应用准比例谐振(PR)控制器对正弦电流实现无静差跟踪。针对链式STATCOM的直流电容电压不平衡问题,提出了链式STATCOM直流电压分层控制策略。理论分析和实验结果表明,链式STATCOM直流电压分层控制策略简便易行,特别适用于链节数较多的工业化应用场合。     

级联型STATCOM起动及待机状态下直流电压均衡分析

直流电压均衡问题是影响级联型STATCOM装置正常运行的重要因素之一。目前,针对正常运行时的直流电压的讨论和研究很多,但是没有针对装置起动或待机状态下的讨论。基于级联型STATCOM等效模型,重点讨论了起动和待机状态下,级联型STATCOM直流电压的分布规律。通过分析表明,待机状态下直流电压的均衡问题同样存在,并针对性地提出了解决措施。起动和待机状态下,直流电压均衡问题的解决是提升STATCOM装置运行水平的重要一环。结论对装置设计与故障检测具有一定意义。     

大容量STATCOM对于受端直流换流站运行与故障特性影响

500 kV永富直流工程富宁换流站安装了3套百兆乏级的STATCOM装置,以解决受端弱系统的动态无功不足问题。通过分析STATCOM在交流滤波器投入过程中的逆向控制及在交流瞬时故障恢复中的暂态支撑作用,对STATCOM的控制策略和响应特性进行详细阐述。通过整理STATCOM设计研究和现场试验过程中的数据,对STATCOM的特性进行验证,同时结合富宁换流站"01.10"人工交流短路试验引起的STATCOM跳闸事件,剖析STATCOM暂态闭锁和故障退出的原因。揭示了大容量STATCOM装置对受端直流换流站运行特性的影响。通过STATCOM的协调配合和暂态控制,降低直流换相失败和扰动的风险,同时提出了STATCOM的控制策略优化措施。通过对STATCOM在富宁换流站的响应特性研究,证明富宁换流站3套STATCOM对直流系统的稳定运行提供了支撑作用。     

大容量链式STATCOM150Hz优化PWM控制策略的研究

正在研制的±50Mvar链式静止无功发生器(Cascade STATCOM)主开关管将采用集成门极换向晶闸管(IGCT),受其开关频率限制,主逆变器的调制方式选择范围有限.本文研究大容量链式STATCOM的150Hz优化脉宽调制策略,给出了150Hz优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析.针对链式逆变器特有的直流电容电压不平衡问题,研究了脉冲循环换位机制在直流电容电压平衡控制方面的性能.在±18kvar链式STATCOM的原理样机上实现了本文设计的150Hz优化PWM控制,实验结果表明这种控制策略能够符合工程设计要求.     

STATCOM直流侧电容值对系统谐波含量和电容电压波动幅值的影响及其选择

使用PSCAD／EMTDC软件建立一个利用静止补偿器STATCOM(STATic COMpensator)进行无功补偿的仿真系统．分析了不同STATCOM直流电吝值对系统谐波含量和电吝电压波动幅值的影响．得出了系统谐波含量和直流电容电压波动幅值随电容值的变化规律,提出了根据降低STATCOM出口端电压的谐波含量和保持直流电容电压波动幅值在一定范围内的要求来选择其电吝值的方法．由该方法得出的仿真系统中STATCOM的电容值跟按其他直流电吝选择方法所得的结果相符。仿真系统中的STATCOM在该电容值下有较好的工作性能。     

一种链式同步静止补偿器直流电压平衡方法

针对链式同步静止补偿器(STATCOM),建立了数学模型并分析了直流电容电压的不平衡机理。在理论分析的基础上,针对采用阶梯波调制策略的链式STATCOM,提出了一种新型直流电压平衡控制方法。该方法应用二路归并排序对直流电容电压进行快速排序,推导了新的链节触发脉宽计算公式,并提出了新型链节脉宽分配方法来平衡各链节的直流电容电压。理论分析和实验结果表明,新型链式STATCOM直流电压平衡控制方法简便易行,特别适用于链节数较多的工业化应用场合。     

十一电平链式STATCOM直流电容电压平衡控制研究

直流侧电容电压的不平衡及其控制是链式STATCOM要解决的关键问题。笔者给出了链式STATCOM直流电容稳态数学模型,分析了逆变桥参数对电容电压不平衡的影响,指出开关脉冲延时不同、混合型损耗差异以及并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因。结合十一电平STATCOM,提出采用基频开关法投和基频脉冲循环换位法可以有效的保持链式STATCOM直流电容电压的平衡稳定,STATCOM的PSCAD模型及其仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

链式静止同步补偿器直流侧电容电压平衡控制

针对链式静止同步补偿器（STATCOM）直流侧电容电压平衡问题,建立了链式STATCOM的单相等效数学模型,在分层控制架构的基础上,提出相邻电感均衡能量来控制其各模块直流侧电容电压平衡。上层通过前馈解耦控制实现系统总的有功和无功控制;下层采用所提出的控制方法,以电感作为中间储能单元转移电压高的直流侧电容能量来控制直流侧电压大小;最后给出了相邻电感均衡能量控制具体的实现方法。仿真与试验结果表明,方法可以有效地稳定链式STATCOM直流侧电容电压,具有精度高、速度快、控制方法简单等特点。     

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。     

不平衡工况下配电网STATCOM的控制策略

针对系统电压不平衡对静止同步无功补偿器(STATCOM)运行的影响:直流侧电容会产生2倍频的电压波动;交流侧输出3次谐波电压和电流.影响STATCOM的输出性能及安全运行的问题.提出了解决方法和策略.STATCOM主要由直流侧电容、二电平逆变器和连接电抗器等组成.为改善STATCOM的运行特性.采取增大STATCOM直流侧电容容量的方法来抑制3次谐波电流:认为抑制3次谐波唯一的途径在于改进开关函数.采用新的开关函数后,STATCOM逆变器输出电压与直流侧电容两端电压的波动无关.实现了抑制3次谐波电流的目的;采用负序电压前馈控制策略.即采用不平衡控制策略.使得STATCOM逆变器的负序电流为零,达到抑制负序电流的目的.采用Matlab对所提出的方法和控制策略进行了仿真.结果表明.所提方法正确且策略有效.     

基于链式逆变器的大容量STATCOM的直流电压平衡控制

结合50 MVA STATCOM的研制,建立了基于链式逆变器的STATCOM直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法.分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在50 MVA STATCOM的PSCAD模型和±18 kvar STATCOM的实验模型上进行了仿真研究.仿真和实验结果验证了稳态模型以及所提出的控制方法的正确性和可行性.     

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。     

多级联H桥STATCOM在风电场中的应用

大规模风电场接入电网会对电网稳定性产生巨大影响,风电场出力变化会引起电网电压波动,严重时会导致系统电压崩溃.静止同步补偿器(STATCOM)可提供感性和容性无功功率,对改善风电场电压稳定具有重要作用.采用链式STATCOM作为风电场的无功补偿装置,针对链式结构直流侧电容电压不平衡问题采用了改进的直流侧电压平衡控制方法.最后,通过仿真结果验证了所采用链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略正确可行,同时验证了STATCOM对风电场低电压穿越(LVRT)能力的改善.     

A 6.6‐kV transformerless cascade PWM STATCOM. Experimental verification by a three‐phase 200‐V, 10‐kVa laboratory system

This paper deals with a 6.6‐kV transformerless STATCOM cascading multiple single‐phase H‐bridge PWM converters in each phase. The AC voltage of the STATCOM is almost sinusoidal, so that it requires no harmonic filter. Each converter is equipped with a capacitor and a voltage sensor on the DC side, which are electrically isolated from each other. The STATCOM has the capability of self‐starting and voltage‐balancing without any external power supply or equipment. Experiments using a three‐phase 200‐V, 10‐kVA laboratory system, along with computer simulations, are carried out to confirm the viability and effectiveness of the STATCOM. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 170(1): 55–64, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley. com ). DOI 10.1002/eej.20822     

基于STATCOM/ESS的光伏低压穿越控制策略

为了提高光伏并网系统的低压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,将储能系统(Energy Storage System,ESS)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)组成新型功率补偿装置STATCOM/ESS引入光伏并网发电系统。当电网侧发生电压跌落时,STATCOM/ESS不但提供的无功功率可以支撑并网点电压,同时吸收多余的有功功率避免对光伏发电系统的危害,电压恢复后将储存的能量返送回电网,高效利用能源。为便于功率双向流动,STATCOM与ESS之间采用双有源主动桥(Dual Active Bridge,DAB)直流变换器连接。针对DAB变换器,提出一种改进的双移相控制策略,来减小DAB变换器的回流功率。仿真结果表明,提出的控制策略在一定范围内将回流功率限制为零,显著提升光伏并网系统的低压穿越能力,提高光伏并网系统的稳定性,具有良好的灵活性和优越性。