静止无功补偿装置的实用化技术与措施

静止无功补偿装置(SVC)是柔性交流输电控制装置的重要内容之一,具有动态平滑的调节特性及向电力系统提供阻尼的作用。介绍了SVC实用化技术,如进行自动电压控制(AVC),预防电网电压失稳,提高电网的输送能力,防止事故扩大,紧急情况下可以形成有效的反电压崩溃防线,在冶金、电气化铁路等行业治理电压波动、闪变、谐波污染并平衡随时间变化的非对称负荷,防止发生次同步谐振,给直流输电提供无功等在提升电力系统安全优质经济运行水平中的作用。简要介绍了SVC国产化的现状,并提出了推行SVC的具体建议。     

考虑快速动态无功补偿的二级电压控制

提出了一套考虑快速动态无功补偿装置(如静止无功补偿器/静止同步补偿器(SVC/STATCOM))的二级电压控制体系,致力于在稳态电压控制和暂态电压稳定中充分发挥SVC/STATCOM快速动态无功补偿的优势,其包含两个相对解耦独立的控制阶段:第1阶段将SVC/STATCOM与传统无功调节设备统一纳入协调二级电压控制模型,充分利用SVC/STATCOM的快速调节特性,并防止反调;第2阶段建立二次规划模型进行动态无功储备的优化控制,利用慢速动态无功补偿装置置换出SVC/STATCOM的无功功率,提高电网动态无功储备水平。通过时序和空间上的相互协调,充分发挥各类无功补偿装置在二级电压控制和暂态电压稳定预防控制中的作用。Nordic系统的算例测试结果证明,该体系能够有效提高传统二级电压控制的响应速度,避免SVC/STATCOM与传统电压控制装置间的反调现象;同时,能够有效地进行暂态电压稳定的预防控制,提高扰动后的系统电压的恢复效果。     

基于PI控制方法的SVC电压负反馈控制策略

简要分析了动态无功补偿器的控制原理。通过电压互感器检测电网和SVC输出电压,经运算电路按给定算法计算所需的控制信号传输至SVC电压PI调节单元,以获取控制器中采用负反馈的PI控制调节等效电纳,该方法控制灵活、适应性强。MATLAB仿真实验建模表明该方法可以提高动态无功补偿设备调节电压的速度,加速系统电压稳定过程。     

计及负荷预测的双馈风电场电压控制方案

针对大规模风电接入电网后引起的无功电压稳定和控制问题,提出了一种计及负荷预测的双馈感应发电机(Doubly fed induction generator,DFIG)型风电场电压控制方案。该方案以稳定风电场出口电压为控制目标,利用双馈发电机组的无功能力及SVC进行控制。其中双馈发电机组只针对由有功输出的不确定性与负荷变化引起的那部分电压波动进行无功输出,即风电场按照系统电压为1时的无功需求变化曲面进行无功补偿,实现快速控制。SVC再根据风电场出口电压与目标电压差值是否在死区阀值内,决定是否进行电压控制。最后搭建仿真模型,仿真结果表明所提双馈风电场电压控制方案可行并有效。     

输电系统SVC电压调节器增益自适应控制方法

静止无功补偿装置(State Var Compensator, SVC)电压调节器的增益影响其响应速度和稳定性。在详细调研国内外输电系统SVC应用背景和技术路线基础上,重点研究了输电系统复杂变化对SVC电压调节器的影响,分析和总结了适用于输电系统SVC电压调节器增益控制方法,提出一种基于闭环积分控制的增益自适应控制方法。增益自适应控制能够在系统运行方式变化或电压调节器输出持续振荡时对电压调节器的增益进行适当调整。通过RTDS仿真试验验证了该方法的有效性。该方法具有便于实现、快速抑制振荡、优化增益改善动态响应特性及适用范围广等优越性。     

与有载调压器配合的静止无功补偿新策略

提出了SVC控制的一种新策略,包括两阶段的斜率控制和两种电压控制,分别是稳态电压控制和浮动电压控制。实行这两种控制的目的是通过与有载调压器的配合,在稳态情况下,减少SVC的无功功率输出,从上级网络获得无功进行补偿。当电压偏离稳态电压时,SVC使用无功备用进行迅速反应,以保证电压稳定。当电压波动达到一个新的稳定工作点时,浮动电压控制通过改变SVC输出,使其返回到稳定电压运行区域,从而达到了稳定电压和保证电能质量的目的。     

利用RTDS仿真分析SVC对电压波动的补偿作用

通过实时数字仿真器RTDS建立电网模型,与FC-TCR型SVC构成物理-数字仿真模型。利用该模型,仿真计算了静止无功补偿器(SVC)对系统故障、无功负荷波动等引起的电压波动值。结果显示,SVC能够快速跟踪电压变化量,平滑迅速地调整无功输出,有效补偿电压暂态波动,迅速恢复电压稳定。     

与有载调压器配合的静止无功补偿新策略

提出了SVC控制的一种新策略,包括两阶段的斜率控制和两种电压控制,分别是稳态电压控制和浮动电压控制.实行这两种控制的目的是通过与有载调压器的配合,在稳态情况下,减少SVC的无功功率输出,从上级网络获得无功进行补偿.当电压偏离稳态电压时,SVC使用无功备用进行迅速反应,以保证电压稳定.当电压波动达到一个新的稳定工作点时,浮动电压控制通过改变SVC输出,使其返回到稳定电压运行区域,从而达到了稳定电压和保证电能质量的目的.     

暂态电压稳定风险评估方法及应用

由于电压失稳常常发生在多重故障或者连锁故障之后,采用传统的确定性方法分析,其结果过于保守.风险评估方法能够克服上述缺点.现有电压稳定风险评估的文献只是涉及静态电压稳定.文中提出了暂态电压稳定风险评估的指标及方法,分析了暂态电压失稳风险的影响因素.将提出的方法应用于某一地区电网,研究了暂态电压失稳风险与静止无功补偿器(SVC)投资和低压减载方案的关系,进而提出了一种依据暂态电压失稳风险确定SVC最优投资的方法.     

静止无功补偿器对电压稳定影响的局部分叉分析

静止无功补偿器（static var compensator,SVC）自身动态特性对电压稳定有着重大的影响。提出了…种电压稳定动态分析方法,解决了分割法存在的交接误差问题,并具有满意的计算精度和速度。利用该方法,在不同的失稳模式下,分析了SVC问常数对电压稳定的影响。通过分析发现,当系统单调失稳时,时间常数越大,失稳速...     

基于DFIG与SVC的风电场无功电压协调控制策略

针对风电场的无功电压问题,构建了风电场模型,提出了一种综合考虑双馈风电机组（doubly-fed induction generator,DFIG）和静止无功补偿器（static var compensator,SVC）的无功电压协调控制策略。建立了综合考虑风电场公共接入点（point of common coupling,PCC）的电压偏移量和无功源的无功裕度的目标函数。基于混沌量子粒子群算法对风电场进行无功电压控制,通过协调DFIG和SVC的无功出力,使得风电场PCC的电压满足要求,同时提高其无功源的无功裕度。最后,以华北某风电场为例进行算例分析,验证了所提无功电压协调控制策略的可行性及有效性。     

矿热炉混合无功补偿系统优化协调控制研究

为解决矿热炉给电网中其他用户带来的电能质量问题,尤其是电压跌落和电压闪变,提出了一种由FC、SVC和STATCOM组成的混合无功补偿系统。其中FC负责低层低成本无功补偿;SVC负责跟踪补偿无功功率变化,改善三相不平衡;STATCOM则通过快速响应来补偿SVC由于响应速度慢而导致的补偿误差,从而提高整个混合补偿系统的补偿精度。三者通过系统规则判断进行协调控制。对混合无功补偿系统进行仿真试验,分析对比了系统投入前后的电压波形,证明其补偿效果等效于等容量的STATCOM。     

动态无功补偿对风电场暂态电压的影响及控制策略

近年来大规模风电机组连锁脱网事故频发,严重威胁电网安全稳定运行,风电机组脱网机理与防御控制策略需深入研究。首先从理论上分析了含动态无功补偿装置的风电场在电网故障期间风机机端高电压现象的机理,仿真分析了静止无功补偿器（static var compensator,SVC）响应时间对风电场暂态电压特性的影响,指出SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素,并提出了电网故障下风电场的无功协调控制策略：即通过协调SVC与风机自身无功出力,在故障发生时紧急闭锁SVC,投入风机跨接器（Crowbar保护电路）,在故障清除后经一定延时重新投入SVC,从而提高风电机组的故障穿越能力。仿真结果表明该文提出的控制策略能有效抑制故障下风机高电压脱网问题。     

SVC应用于超高压交流输电的控制策略

通过分析静止无功补偿装置（static var compensator,SVC）应用于超高压交流输电时实现的功能,依据以系统电压（如500 kV）为主要控制目标,来实现稳定电压、增强电网输送能力、促进故障后电压恢复、抑制振荡等功能的思路,提出实现上述功能的电压控制策略。针对超高压电网中单套SVC装置具有很大容量的特点,提出了防止调节过程中阀组和总回路断路器过电流以及低压母线过电压的措施。     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一,由于其发出有功功率的同时吸收无功功率,会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型,通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明,在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时,SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压,提高输出的电磁功率,桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率,以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

Instability of a static var compensator control system and its investigation based on the bifurcation theory

This paper deals with the instability of a static var compensator (SVC) control system, which compensates the reactive power of loads using measurements of voltage and reactive power of the loads. The SVC control system is characterized by its meeting a bifurcation point and its instability before the loads reach the so-called nose point. This is proved by an investigation based on the bifurcation theory, and is also supported by stimulation studies of a power system. Motivated by the bifurcation theoretical investigation, an SVC control system using a reference voltage pattern is proposed which does not create such instability.     

区间不确定集鲁棒优化的含风电系统无功电压控制

针对风力发电需要吸收电网大量无功而影响系统无功分布和电压水平的问题,研究在满足系统运行约束的条件下,考虑接入风电场节点无功功率与风电场出口无功、风电场补偿容量关系,以网损最小、提高系统节点电压水平为目标函数。首次引入鲁棒优化方法,视风速为随机变量,以区间不确定集表示风速的不确定性,运用对偶定理将模型转化为确定性的线性规划问题并进行求解,建立了含风电场的电力系统电压无功控制模型,并求得全局最优解。以风电场接入IEEE30节点系统进行仿真计算,并对风速波动下的情况进行比较分析,随机的风速被有效量化,网损减少,电压水平提高,验证了该方法的有效性及其工程实用性。     

Controlling chaos and voltage collapse using an ANFIS-based composite controller-static var compensator in power systems

Chaos and voltage collapse exist in power systems due to critical loading and disturbing of energy (DE). These phenomena cause instability in power system operation and must be avoided. In this paper, an ANFIS-based composite controller-static var compensator (CC-SVC) was proposed to control both chaotic oscillations and voltage collapse. The ANFIS-based CC-SVC was proposed because its computation was more efficient than Mamdani fuzzy logic controller. Adaptive network parameters were obtained through a training process. The controller parameters were automatically updated by off-line training. Both chaos and voltage collapse were able to control and suppress effectively by the proposed method. Furthermore, the load voltage was held to a set value by adjusting the supplied reactive power. When the reactive load was increased, the SVC susceptance and reactive power supplied by the SVC also increased. The proposed method was able to maintain the load voltage and to increase the loading margin.