适用于配网冲击性负荷补偿的链式D_STATCOM
三相四线制D-STATCOM的工作原理与仿真
（ 配电网中性点多采用不接地方式 ｉｔ ｒｉ ｎ ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｓｍｐ ｅ ｒ ｂ ｓ， ｔｏ ｇ ａ ｉ ｔ ｄ ｐ ｏ ｌ ａ ｎ ａ ｈ ｅ — ｈ ｓ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓｏ ｔ ； ｙ ｔｒ ｓｓ ｏ ｔｏ ｉ ｌ ， ｏ ｕ ｔ ｓｒ ｎ ｂ ｌ ｙ ｔ ａ ａ ｔ ｏ ｄ ａ ｄ ｈ ｓ ａ ｏ ｉ ｉ ｏ ｔ
ｂ ｅ ｄ ｌ ｓｄ ｉ ｅｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｏ ｄｔ ｎ Ｓ ｍｐ ｏ ｅ － ｓｕ ｅ ｌｃｒ ｕ ｒｎ ｅｅｔ ｎ ｅ ｎ ｗｉｅｙ ｕ ｅ ｎｔ ｒｓ ｎ ｎｒ ｌ ｎ ｉ ｏ ； Ｏ ｉ ｒ ｖ ｄ ｉ ｆ ｉ ｓｄ ｉ ｅｅ ｔ ｃｃ ｒｅ ｔｄ ｔｃｉ ｈ ｃ ｃ ｉ ｐａ ｎ ｉ ｏ
ｓ ｔｓｙ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｉｎ ｃ ｒｅ ｔ ａ ｉｆ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍ ｎ ｓｏ ｏ ｈ ｅ ｓ ｔｏ ｕ ｒ ｎ ． Ｋ ｅ ｒ ： ｌｃｒｃ ｌ ｏ ｒｓ ｓｅ ｎ ｕ ｏ ａｉｎ； ａｌｂ Ｓｉ ｕ ｉ ｋ； ． ＡＴＣＯＭ ： ｙ ｔｒ ｓｓｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄｓ ｅｅ ｔｉａ ｗｅ ｙ ｔｍ ａ ｄ ａ ｔ ｍ ｔｏ Ｍ ｔａ ／ ｍ ｌｎ Ｄ ＳＴ ｐ ｈ ｓｅｅ ｉ ｏ ｔｏ
随着现代科学技术的发展， 配电网中整流器、 变频调 速装置、 电气化铁路等负荷不断增加。 这些负荷具有非线 性、 冲击性的特点， 使配电网中的电流波形发生严重畸变 ， 产生出大量的谐波。 同时， 配电网中各种不平衡的工业负 荷， 尤其是应用于铁路系统的单相馈线等， 不仅会引起配
电网三相 电流不对称，而且会导致配 电网中性点的电压
ａ ｄ ｈ ｔｒ ｓｓ ｃ ｎ ｒ Ｓ ｕｓ ｄ ｉ ｕｒｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ．Ｔｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｏ ｈａ ｈ ｔ ｏ ｂ ｖ ｎ ｙｓｅ ｅ ｉ ｏ ｔｏｌｉ ｅ ｎ ｃ ｒ ｎ ｏ ｔｏ１ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｐｒ ｖｅ ｔ ｔｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｏ ｅ
DSP+CPLD在级联H桥配电网静止同步补偿器中的应用
728
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
2)
CPLD 芯片
复杂可编程逻辑器件 CPLD 是一种可编程逻辑器件，它可以在制造完成后由用户根据自己的 需要定义其逻辑功能。CPLD 的特点是有一个规则的构件结构，该结构由宽输入逻辑单元组成， 并且 CPLD 使用的是一个集中式逻辑互连方案。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用 原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码 传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。 (2) 链接控制板
关键词：无功补偿，DSP+CPLD，级联 H 桥
1
引言
静止无功补偿装置 DSTATCOM 是用于电网无功补偿，改善功率因数，降低谐波，同时校正
三相不平衡，提高系统稳定性和输送能力，保证供电系统安全运行和节约电能的装置，其核心是 系统主控制板。本控制板集无功补偿、三相不平衡校正、各个信号检测及通信与一体，对电网参 数及功率单元模块参数进行实时采样、光纤传送和计算并把各项参数通过 DSP 显示在显示屏上。 DSTATCOM 的主要控制功能及控制算法由 DSP+CPLD 及外围接口芯片组成。 这样不仅省去 了地址锁存器和译码器等一系列小规模元器件，使硬件电路得到了汉化，有提高了整个系统的可 靠性。系统运行所需要的程序、数据和参数根据功能分别放在 DSP 和 CPLD 中。其中 CPLD 取 代一些数字逻辑器件及时序逻辑器件扩展系统电路。进一步使系统性能得到提高，而且便于调试 及维护。本文主要介绍利用 DSP+CPLD 对 DSTATCOM 实现以下功能： （1）无功补偿及不平衡算法的实现； （2）各项参数的采样、读取，传送及计算； （3）IGBT 触发信号的产生； （4）故障信号的处理； （5）通信及人机接口。
适用于配网冲击性负荷补偿的链式D-STATCOM
Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ ０ ６ Ｃ ｉ ； ． ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆ ｌ ｔ ｃｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｔ ｉｇ ｕ ｎ ｅｓ ｙ ｅ ｉｇ １０ ８ ， ｈ ａ ａ ｃ ａ ｇ３ ０ ９ ， ｈｎ ３ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ， ｓ ｈ ａＵ ｉ ｒ ｔ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉ ） ａ ｔ Ｅ ｃｉ ｉ ｎ ｖ ｉ ｊ ｎ
Ｃａ ｃ ｄ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｓａ ｉ ｙ ｃ ｒ ｎｏ ｓ ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｏ ｏ ｍ ｐ ｌｅ ｌ ａ ｓ ａ ｅ ｄ ｓｒ ｂ ｔｏ ｔ ｔ ｓ ｎ ｈ ｏ ｕ ｏ ｃ ｅ ｓ ｔ ｒ ｆ ｒ ｉ ｕ ｓ ｏ ｄ
ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｉ ｎ ｉ ｈ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｎ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｅ ｗｏ ｋ ｏ
效 果表 明， 置响应迅 速 ， 装 运行稳 定 ， 够满足 配 电网动 态无功 冲击补偿 的要 求 。 能
关键 词 ： 电能质量 ；配网 ；有源补偿
中 图分 类号 ：Ｍ ７２ Ｔ ｌ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ４ Ｘ（０ １ ０ － ０ ８ ０ ０ ７ ４ ９ ２ １ ）２ ０４ － ６
具体 需 求 。 结合现 场录 波数 据和 配 电系统参数 建立仿 真模型 ， 应用 分频协调控 制 策略与 固定补偿 支
路形 成 良好 配合 ， 降低 了动 态容量 需求 ， 采用链 式 主 电路 和模 块化 设 计 实现 了有源 型补 偿 装 置 Ｄ — Ｓ Ａ Ｃ Ｍ 的移动化 。提 出了装 置的现 场应 用方 案 ， 出了基本 工程 参数 的配置 方法与原 则 。投运 ＴＴＯ 给
ＡｂｔａｔＡ ｒｌ ａ ｂｅｃｓａ ｅｄｓ ｂ ｔ ｎｓ ｔ ｙ ｃｒｎ ｕ ｏ ｅｓｔ Ｄ Ｓ Ａ Ｃ Ｍ）ｉ ｐｅｅ ｔ ｓｒｃ ： ｅ ｃｔ ｌ ａｃｄ ｉｒ ｕ ｏ ｔ ｉ ｓｎｈｏｏ ｓ ｍｐｎａ ｒ（ —Ｔ Ｔ Ｏ ｏ ａ ｔ ｉ ｉ ａｃ ｃ ｏ ｓ ｒｓｎｅ ｄ
STATCOM研究与技术应用
STATCOM研究和技术应用介绍资料目录一电力前沿补偿技术----DSTA TCOM简介 (3)1. DSTATCOM兴起的背景与原因 (3)2. 国内外发展现状 (9)二动态无功补偿技术应用综述 (16)1. 概述 (16)1.1负荷侧对电能质量的污染呈增长趋势 (16)1.2 电能质量问题的内涵发生了较大改变 (17)2. 无功补偿装置的发展 (18)2.1静止无功补偿装置 (18)2.2 国内外电网动态无功补偿的现状 (19)3. 动态无功补偿装置的工作原理及其在输电网中的应用 (20)3.1 SVC的工作原理及在电网中应用 (20)3.2 STATCOM的工作原理及在电网中应用 (23)3.3 STATCOM及SVC应用于输电网的仿真研究 (24)4. 动态无功补偿装置在配电网及大型工矿企业的应用 (25)4.1 SVC在配电网和工矿企业的应用 (25)4.2 DSTATCOM基本原理及应用 (26)5. STATCOM与SVC的技术比较 (27)6. DSTATCOM产品介绍 (28)6.1 装置简介 (30)6.2 主要特点及功能 (30)6.3技术数据 (31)6.4 使用环境条件 (32)6.5 参照和执行标准 (32)6.6±100Kvar以下STATCOM成本和售价 (32)6.7 应用场所及推广价值 (35)6.8 技术和市场前景 (35)7. 结束语 (36)三清华大学柔性交流输电技术研究概况 (37)1．柔性交流输电技术(FACTS)技术将扮演重要的角色 (37)2．中国的FACTS研究概述 (38)3．±20MVA STATCOM介绍 (39)3.1 主电路及配置 (39)3.2 响应曲线 (41)4．±100MV A级的STA TCOM制造成本 (42)5．结论 (43)四含FACTS复杂模型的暂态稳定性研究 (45)一电力前沿补偿技术----DSTATCOM简介STATCOM是STATic synchronous COMpensator的缩写，即静止同步补偿器。
无功补偿SVG-SVC-MCR-TCR-TSC的区别概要
⽆功补偿SVG-SVC-MCR-TCR-TSC的区别概要⽆功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC区别TSC TCR型SVC MCR型SVC SVG吸收⽆功分级连续连续连续响应时间20ms 20ms100ms 10ms运⾏范围容性感性到容性感性到容性感性到容性谐波受系统谐波影响⼤，⾃⾝不产⽣谐波受系统谐波影响⼤，⾃⾝产⽣⼤量谐波受系统谐波影响⼤，⾃⾝产⽣较⼤量谐波受系统谐波影响⼩，可抑制系统谐波受系统阻抗影响⼤⼤⼤⽆损耗⼩⼤较⼤⼩分相调节能⼒有限可以不可可以噪声较⼩较⼩⼩体积（同等容量）⼤⼤较⼤⼩TSC：晶闸管投切电容器，采⽤⽆源器件（电容器）进⾏⽆功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。
TCR：晶闸管控制电抗器。
MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态⽆功补偿，可实现连续可调。
SVC：静⽌⽆功补偿装置，采⽤⽆源器件进⾏⽆功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静⽌”是与同步调相机对应，⼀般来说将使⽤晶闸管进⾏控制的补偿装置成为“SVC"。
SVG：静⽌⽆功发⽣器，采⽤电能变换技术实现的⽆功补偿。
SVG与其它的最⼤区别在于能主动发出⽆功电流，补偿负载⽆功电流。
⽽其它均为⽆源⽅式，依靠⽆源器件⾃⾝属性进⾏⽆功补偿。
静⽌⽆功补偿器(SVC) 与静⽌⽆功发⽣器(SVG)有什么异同?静⽌⽆功补偿器(SVC)该装置产⽣⽆功和滤除谐波是靠其电容和电抗本⾝的性质产⽣的。
静⽌⽆功发⽣器(SVG)该装置产⽣⽆功和滤除谐波是靠其内部电⼦开关频繁动作产⽣⽆功电流和与谐波电流相反的电流。
相关知识静⽌⽆功补偿器⼜称SVC，传统⽆功补偿⽤断路器或接触器投切电容，SCV⽤可控硅等电⼦开关，没有机械运动部分，所以较静态⽆功补偿装置。
通常的SVC组成部分为1.固定电容器和固定电抗器组成的⼀个⽆功补偿加滤波⽀路该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电⽹谐波，并补偿容性⽆功，将电⽹补偿到容性状态。
2.固定电抗器3.可控硅电⼦开关可控硅⽤来调节电抗器导通⾓，改变感性⽆功输出来抵消补偿滤波⽀路容性⽆功，并保持在感性较⾼功率因数。
基于粒子群优化PID的D-STATCOM控制研究
（ ．Ｓｐｎ ｏ ｅ ｕ ｐ ｏ ｐｎ ， ｉｉｇ１６０ ， ｈ ａ １ ｉ ｇＰｗ ｒ ｐ ｌ Ｃ ｍ ａｙ Ｓｐ ３０ ０ Ｃ ｉ ； ｉ Ｓ ｙ ｎ ｎ
２ ｉ ｕＢａｃ ｆ ｉｉｇ ｏ ｅ ｕｐｙＣ ｍ ａｙ Ｌｓｕ１６ ０ ， ｈｎ ） ．Ｌｓ ｒｎｈｏ ｐｎ ｗ ｒ ｐ ｌ ｏ ｐ ｎ ， ｉ ３５ ０ Ｃ ｉ ｈ Ｓ Ｐ Ｓ ｈ ａ
ｔ ｓ，Ａ Ｔ ） ｅ ｎ ｒ Ｆ Ｃ Ｓ 中的一种 重要 装 置 ， 由于 它在 运行 范 围 、 波抑 制和 响应 速度 等方 面 比现有 的 静 止无 功 谐
参数整定 和 设计 都 比较 困难。同时 常规 的 Ｄ— ＳＡ Ｃ Ｍ控制器的设计都是基于其局部线性化模 ＴＴＯ
型， 由于 Ｄ—Ｓ Ａ Ｃ Ｍ 模 型 的非 线 性 特征 ， 果 系 ＴＴ Ｏ 如
Ｏ 引言
配 电 静 止 同 步 补 偿 器 （ ｉｒ ｕｉ ｔｔ ｙ— Ｄｓｉ ｔｎＳａｉ Ｓｎ ｔｂ ｏ ｃ ｃｒｎｕ ｏ ｐｎａ ｒＤ— Ｔ Ｔ Ｏ 是 柔性 交 流输 ｈｏｏｓＣ ｍ ｅｓｔ Ｓ Ａ Ｃ Ｍ） ｏ
电系 统 （ ｅｉｌ ａ ｅｎ ｔ ｇ ｃｒ ｎ ｒｎｍ ｓｉ ｙ— ｌ ｆ ｘｂ ｌ ｒａ ｎ ｕｒ ｔ ａｓ ｉ ｏ ｓｓ ｅ ｔ ｉ ｅ ｔ ｓｎ
ｂｓｄｏ ａｔ ｌ Ｓ ａ／ｏｔ ｉ ｔｎＰＤ ｆ Ｓ Ａ Ｃ Ｍ ｖｌ ｇ ｏ ｔ １ Ｔ ｉｍｅ ｏ ｃｕｒｓ ｏｔ ｅｃｍ ｎ ｇａ ｔｒｕ ｉ ａｅ ｎｐｒｃ ｗ／１ ｐ ｍｚ ｉ Ｉ ｒ ｉｅ ／ ＇ ｉ ａｏ ｏ Ｄ— Ｔ Ｔ Ｏ ｏｔ ｅｃｎｒ ． ｈ ｔ ｄａｑ ｉ ｌ ｏ ｍａｄｓ ｎ ｏ ￣ ｎ ａ ｏ ｓ ｈ ｅｖ ａ ｇ ｉｌｈ —
ｐ ｖｄ ｓ ｔｅ ｒ ｂ ｓｎ ｓ ｆｍａｎ ｐ ｒ ｍｅｅ ￣ｐ ｒ ｒ ａｉｎ ｉ ｌ ｔ ｎ ｐ ｖ ｓｔ ｅ ｆａ ｉｉ ｔ ｆｔ ｉ ｍｅｈ ｄ ｏ ｒ ｉｅ ｈ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓ ｏ ｉ ａ ａ ｔｒ ｅ ｔ ｂ ｔ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｒ ｅ ｈ ｅ ｂ ｌｙ ｏ ｓ ｔ ｏ ． ｕ ｏ ｏ ｏ ｓ ｉ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ：Ｄ－ Ｔ Ｔ ｙ ｗｏ ｄ Ｓ Ａ ＣＯＭ ；ｄ ｒｃ ｏｔｇ ｏ ｔ ｌ ａ ｔ ｌ ｗａ ＇ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｉｅ ｔｖ ｌ ｅ ｃ ｎｒ ；ｐ ｒｉ ｅ ｓ ｎ ｐ ｉ ａ ｉ ；Ｐ Ｄ ｏ ｔｏｌｒ ａ ｏ ｃ ｎ ｍｉ ｏ Ｉ ｃ ｎ ｒｌ ｅ
±200MVA链式静止补偿器STATCOM的主电路联接型式分析
两种 联接方 式的成本 也可 能略有差 别 。
１ “ 型 ”联接 ． １ Ｙ 对￣ ０ ＭＶ 的链 式 Ｓ Ａ Ｃ Ｍ，当系统 电压为 ２０ Ａ ＴＴ Ｏ ３ ｋ 时 ，Ｓ Ａ Ｃ ５Ｖ Ｔ Ｔ ＯＭ 的最大 线 电流 为
的可靠性 之上 的 。也 就是 说 ，没有可 靠工作 的 阀组
… ３× ０× ３ ５ １ ４
ห้องสมุดไป่ตู้
这 一坚 实基础 ，整个 系统 的可靠 性也 就变成 了空中 楼 阁而无 从谈起 了。
因此 ， 在南方电网 ３ｋ ／２ ０ Ａ链式 Ｓ Ａ Ｃ Ｍ ５Ｖ 士 ０ ＭＶ ＴＴ Ｏ
根据 目前可 关断 半导体 开关器 件 的工艺水 平和 制造 条件 ，单管 的工作 电流还无 法达到 ３ ０ Ａ 的水 ３０ 平 。因此 ，必须 靠开 关器件 或 阀组 的并联 来 实现较
Ａｂｓｒ ｃ Ｂａ ｅ ｎ ｔｅａ ａｙ ｉ ｆｔｅｃ ｐａ ｉ ｔ ｎ ｃ ｎ ｍｙ ｏ ｅｙ－ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｎ ｎ ｌ—ｏ ｎｅ ｔｏ ｔａ ｔ ｓ ｄｏ ｎ ｌｓｓｏ ａ ｂ ｌｙ ａ ｄ ｅ ｏ ｏ ｆ ｈ ｈ ｈ ｉ ｔ ｏ ｎ ｃｉｎ ａ ｄ ａ ｇｅ ｃ ｎ ｃｉｎ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｙ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ ｇ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ： ￣ ０ Ｍ Ｖ ｃ ａｎ ｄ Ｓ Ａ ＣＯＭ ｙｗｏ ｄ ： － ｏ ｎ ｃ ｉ ： ｎ ｌ— ｏ ｎ ｃ ｉ ｎ ｏ ２０ Ａ ｈ ｉ ｅ Ｔ Ｔ
中国南方电网是我 国 目前惟一 的交直流并联运行 的超高压、远距 离、大容量互联 电网，根据南方 电网 的 实 际 情 况 ， 高 压 大 功 率 变 流 器 及 静 止 补 偿 器
电力有限公司科技项目可行性研究报告
XX省电力有限公司科技项目可行性研究报告一、目的和意义国家电网公司提出建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标。
智能电网建设从结构来讲，分为智能高压输电建设、智能变电建设、智能配网建设、智能台区建设、高质量的用户服务建设六部分。
“十二五”规划明确将节能减排确定为七大战略性新兴产业，并将此作为新的经济增长点。
建设智能电网，推动节能减排，已成为国家电网公司的重要发展战略。
台区作为供电系统的基本元素，对电力系统的安全、高效有着至关重要的影响。
本项目研究台区智能化建设与改造融入需求侧管理的理念，建立能效管理与智能台区一化的体系：通过对台区设备的智能化建设与改造，实现台区运行状态的实时监测与控制、运行数据的综合分析、提升台区设备科技水平；降低台区损耗、提高电压合格率；及时定位变压器和低压线路的故障点，提高供电可靠性；为电力客户提供以互动为基础的节能服务，实现低压台区自动化、智能化推动降损节能。
通过互动终端，将用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现数据读取的实时、双向效果，整体性地提高电网的综合效率。
通过建造互动的电网为消费者提供更好的减少能源消耗的途径。
针对国家即将推出的居民阶梯电价，本系统设计了针对阶梯式电价的提醒功能，帮助客户分析用电成本，优化用电方式，及时掌握电价，做好家庭节电计划。
本系统对家庭用户的家用电器和照明设备进行智能分析，然后把相应结果返回到用户家中的互动终端，用户可方便的随时查看到相应耗电数据。
同样对小型工商户的用电性质进行分类，分别采用相应的节电措施和建议，小型工商户也可方便的随时查看到相应耗电数据和分类数据。
不同用户可以根据这些详细的信息，制定适当的节电措施。
本系统也能给出节约用电的建议。
二、国内外研究水平综述“推动电网智能化建设促进节能减排”已成为世界各国的共识和发展方向，智能电网能够促进节能减排，主要原因在于电网能够融入IT技术，实现生产端和消费端的双向互动。
STATCOM基本原理介绍
STATCOM基本原理1 STATCOM基本原理STATCOM(Static Synchronous Compensator，简称STATCOM，国内又称为静止同步补偿器)，是新一代动态无功补偿领域最新技术应用的代表，当用在配电网时，也称为DSTATCOM。
STATCOM并联在电网中，相当于可变的无功电流源，其无功电流可以灵活控制，自动补偿系统所需要的无功功率。
一方面有效的解决了谐波干扰投切并联电容器装置的问题，另一方面，可根据用户实际要求抑制或治理谐波，改善电能质量。
将电压源型逆变器(Voltage Sourced Converter，简称VSC)，经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。
作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且也可以对谐波电流进行跟踪补偿。
2 STATCOM技术特点IGBT型补偿装置STATCOM相对于传统的固定电容器补偿、机械开关投切电容器、晶闸管投切电容器为主要代表的补偿方式，有着无可比拟的优势。
1、具备抗谐波功能，更保障系统安全STATCOM是可控电流源，只补偿基波无功电流，系统谐波电流不会造成补偿设备损坏，使其寿命延长、维护工作量少。
同时避免电容器组可能造成的谐波放大，防止系统其他设备及补偿设备因谐波过电压而损坏。
2、动态连续平滑补偿,更高的响应速度，使对电压闪变的补偿效果更好STATCOM可跟随负载变化，动态连续补偿功率因数，可以发无功，也可吸收无功，彻底杜绝了无功倒送的情况。
3、能够解决负荷的不平衡问题4、不仅不产生谐波,而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波5、电流源特性，输出无功电流不受母线电压影响，而传统SVC具有阻抗型特性，输出电流随母线电压线性降低。
STATCOM用于电压控制时具备很大的优势，系统电压越低，越需要动态无功支撑电压，STATCOM输出无功电流与系统电压没有关系；而系统电压越低，SVC 输出无功电流的能力越下降。
STATCOM学习资料
一、概述。
statcom实现了一台设备对电能质量问题的综合解决。
本产品集无功功率的快速无级差补偿、有源滤波、调节三相不平衡、稳定电压等功能于一体，有效地优化电能、降低损耗、保护精密设备、降低次品率、消除电力事故隐患。
主要应用于低压配电网，集无功功率的连续、快速、同步补偿、有源滤波、平衡三相负载、消除电压闪变和电压波动等多种功能于一体，提高配电网络的安全稳定及经济运行水平。
二、同步补偿使用效果快速补偿无功功率图1在未补偿前，我们可以看到电压（黄色）和电流（绿色）波形有明显的相位差54度左右，功率因数不到0.6。
图2补偿之后电压和电流波形的相位差接近于0，功率因数大于0.99，而且电流的幅值减小了，这有助于减少线路的损耗。
消除谐波污染图3补偿前电压（黄色）和电流（绿色）波形畸变严重图4补偿后电压（黄色）和电流（绿色）波形已经很接近正弦，傅立叶分析（红色）可知，其谐波总含量已经满足国标要求。
调节三相不平衡图5补偿装置输出的电流，可以看到输出电流（绿色）波形是畸变的，它正是负荷（三相整流桥）需要的电流。
图6系统中线电流（绿色）波形，可以看到中线电流的平均值已经接近为0了，实现了三相功率平衡和消除中线电流的功能。
三、技术特点（1）快速吞吐无功：statcom可以快速无级差地连续吸收或者释放无功功率，响应速度是微秒级的，在一个波长的1/128时间内即可响应，使得电网功率因数接近于1；并且感性和容性场合均可补偿；同时STACOM开关无机械磨损（IGBT技术），无电容器，寿命长达10年以上；（2）补偿谐波电流：兼具有源滤波器的功能，可以补偿谐波电流，使得电源洁净，提高用户的电能质量。
（3）调节三相不平衡：三相不平衡（电流不一致，零线也有过大电流）会导致线损大，变压器损耗增大，个别相位过载，产生三次谐波并且反应到高压侧，致使高压侧产生损耗。
该装置可以使三相有功电流平均分配，无功电流平衡，消除中线电流。
（4）抑制电压闪变、跌落，保证电压稳定：电压突变对精密设备和生产线危害很大，导致数据丢失、设备损坏、次品率高。
基于IGBT三电平逆变器的±100 kvar D-STATCOM
2 3 ?@ -A 8 8H B CB D EF : $ % & O ’ S Y j , Y ’ L M p f a b 8 9 G F 0 8 9 ’ % 3 I J K * S , w = 4 C ^_ > L * S o ‘ n Y D S N O D A * S S j ? 1@ -A 4 4 @ B CB D EF L M N B 1NADA6 HI Y @ 1 = 4 C W ", N ’ S j IW ? 1 4 BAC3 NO M6 C: g* A OP Q RF> SB WX G > C C^_ r^) f $ 89 q \ [ & "# [ D O p f ’7-3 W " = 5 8 = G 4 T FA D S , / ? 1 K] U . S ) k7 G 456 ?@ -A B CB D EF;S j ? 1 @ 1 N A D A ;- , w = 4 C 78!9: ?B V 3 FU
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STATCOM的研究与设计
二○一二届学生毕业论文（设计）存档编号：毕业论文(设计)论文题目STATCOM的研究与设计（英文）Research and design of STA TCOM学院专业姓名学号指导教师2012年5月31日摘要电能是经济发展的基础和工业生产的命脉，随着我国工业化进程加快，各种电力负荷迅速增加，造成了电网无功功率消耗增加，电力节能和电能质量治理成为了研究的热点问题。
电能质量中的无功功率补偿问题变得越来越重要。
静止无功发生器（STATCOM）作为柔性交流输电系统的重要装置之一，是无功功率补偿发展的趋势。
本文首先对STATCOM进行机理分析，并介绍了现有的无功装置，比较与分析论述了STATCOM相对于其他无功装置的优越性。
通过建立其相关的数学模型来说明STATCOM的控制方式和控制结构。
其中采用三角波比较法（SPWM）跟踪给定电压从而来控制STATCOM的电流产生为讨论重点。
在上述理论研究的基础上，介绍了基于DSP TMS320F28335硬件平台设计方法。
对基于TMS320F28335实现SPWM进行了详细的讨论。
关键词：STATCOM，SPWM，逆变器, IGBTAbstratElectrical energy plays an important role in the economic development and industrial production. With the fast development of industrialized process, many kinds of power loads are increasing quickly,which causes the increase of the reactive power. Power saving and power quality management have been hot research. The reactive compensation of power quality becomes more and more important. As one of the important devices of the flexible power supply system, advanced static Var generator(STATCOM)becomes the important trend of the development of static Var generator.Firstly, we study the mechanism analysis of STATCOM, and introduce some reactive power compensation devices, analyze and discuss the superiority of the STATCOM to others. We establish the mathematical model of STATCOM to explain the control mode and control structure of STATCOM . The method of Sinusoidal PWM to track a given voltage thereby to control the STATCOM become our discussing emphasis.On the basis of theoretical study, the design of development platform based on DSP chips are introduced . The method of TMS320F28335 realize PWM is discussed in detail. Keyword: STATCOM , SPWM, inverter, IGBT目录摘要 (I)Abstrat (II)第1章绪论 01.1 无功补偿的原理 01.2 无功补偿的意义 01.3 国内外研究现状 (1)1.3.1 电能质量治理技术发展现状 (1)1.3.2 STATCOM的国内外现状及研究方向 (2)1.3.3 STATCOM的应用前景广阔 (2)1.4 课题研究内容 (3)1.5 课题的研究方法 (4)1.6 课题的基本要求及应完成的成果 (4)第2章STATCOM的基本原理 (5)2.1 STATCOM的工作原理 (5)2.2 STATCOM的等效电路 (6)2.3 STATCOM的时域数学模型 (7)2.4 控制方法研究 (10)2.4.1 间接电流控制 (11)2.4.2 直接电流控制 (11)第3章 STATCOM主电路及相关电路的设计 (13)3.1 系统设计框图 (13)3.2 三相SPWM逆变器 (13)3.3 驱动电路设计 (15)3.4 IGBT工作原理 (16)3.5 IGBT保护电路的设计 (17)3.5.1 过流保护 (17)3.5.2 过压保护 (18)3.5.3 过热保护 (18)第4章 DSP系统 (20)4.1 TMS320F28335的介绍 (20)4.2 ePWM简介 (21)4.2.1端口对应关系 (22)4.2.2初始化程序注释 (22)4.3基于DSP的SPWM波的实现 (24)4.3.1不对称规则采样法 (24)4.3.2软件部分 (26)4.3.3死区部分简介 (27)4.3.4 测试波形 (27)第5章结论与展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1 无功补偿的原理在用电网中存在有功功率和无功功率两种输出功率。
FACTS产品介绍
国内市场需求
根据中金公司的研究报告，在“十二五”期间甚至更长的时间内，可以期待 电力需求以 10％左右的速度稳步增长。假设 2020 年我国现有 35kV 以上输变电 线路 80%配备 SVC/STATCOM，则未来十年来自电网的年均需求为 29-41 亿元。
随着近年来国家对电能质量和节能减排的重视，老一代负荷无功补偿设备， 如并联电容器，已开始越来越多被 SVC 和 STATCOM 等替代。
运行 模式 空载
电压电流波形
相量图
说明 当 U C U S 时，电流为零，空载
容性
当 U C U S 时，无功功率有电压高的 STATCOM 流入到系统，STATCOM 类 似于电容，发出无功电流。
感性
当 U C U S 时，无功功率由电压高的 系统流入 STATCOM，STATCOM 类似 于电感，吸收无功电流。
中电普瑞 英博电气 赛博电气
TCSC、SVC、SVG SVC、APF、无源滤波
电网 通信、石油、轨道交通、汽车、钢铁、 冶金、煤炭、纺织、造纸、烟草
电网、钢铁、铁路、冶金、烟草、军工、 APF、 无源滤波器、 SVC、 石油、制药、造船、印刷、造纸、水泥
目前国际上主要的竞争对手情况如下： ABB 公司目前占据全球 FACTS 市场 50％多的份额。自上世纪 50 年代以来，总共 生产 FACTS 600 多套。 西门子生产的 SVC 产品达到 100 套．总容量 7702 MVA，涉及 19 个国家．西门子 还在美国的 Nucot 安装了世界最大的 SVC 系统．容量达 410 Mvar。 GE 是最早提供 TCSC 装置的企业．其在串联补偿领域提有先进的技术和生产 能力。目前，GE 提供的串联补偿装鬣的总容量超过了 29 Gvar。另外，GE 还生 产性价比良好的 MSC 装置。
配电静止同步补偿器（DSTATCOM）
本项目内容由清华大学科技开发部所有清华大学科技开发部
配电静止同步补偿器（DSTATCOM ）
STATCOM （STATic synchronous COMpensator 的缩写，即静止同步补偿器）是柔性交流输电技术（Flexible AC Transmission System ，简称FACTS ）的主要装置之一，它代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。
STATCOM 能够快速连续地提供容性和感性无功功率，实现适当的电压和无功功率控制，保障电力系统稳定、高效、优质地运行。
迄今为止，国际上已经投入电力运行的STATCOM 来自5个国家：中国（清华大学FACTS 研究所）、德国（Siemens 公司）、瑞典（ABB 公司）、英国（Alstom 公司）、日本（Toshiba 和Mitsubishi 公司）。
由清华大学FACTS 研究所与河南省电力公司合作研制的一台±
20MVar 的STATCOM 已于1999
年在河南洛阳投入运行；目前，
一台±50MVar 的STATCOM 正
在研制中，将在上海500kV 电网
投运。
在配电网中，将中小容量的
STATCOM 安装在某些特殊负荷
（如电弧炉）附近，可以显著地
改善负荷与公共电网连接点处
的电能质量，例如提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑止谐波污染等等。
这种在配电网中用来提高电能质量的STATCOM 一般称为DSTATCOM 。
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35kV角接SVG链式无功补偿装置在电弧炉现场的应用
35kV角接SVG链式无功补偿装置在电弧炉现场的应用The Application of35kV Angle Connected SVG Chain Reactive Power Compensation Device in the Electric Arc Furnace Site新风光电子科技股份有限公司张长元(Zhang Changyuan)侯胜旺(Hou Shengwang)田玉芳(Tian Yufang)裴宝峰(Pei Baofeng)摘要：本文介绍了新风光电子科技股份有限公司一台SVG(型号为FGSVG-C30.0/35),在某电弧炉现场的应用情况。
高压动态无功补偿发生装置的现场应用情况表明,35kV角接动态无功补偿发生装置对于电弧炉现场三项不平衡及电压波动具有很好的补偿效果。
关键词：电弧炉；动态无功补偿装置；电能质量Abstract:The application and analysis of SVG in the Electric Arc Furnace field.This paper introduced the application of SVG(Model:FGSVG-C30.0/35)manufactured by WindSun electronics science&technology CO.,LTD.in the electric arc furnace site.The application showed that using SVG will produced high economic benefits and high social benefits in Metallurgy industry.Key words:Electric arc furnace;SVG;Power quality［中图分类号】TM461［文献标识码】B【文章编号】1561-0330(2021)05-0088-051引言随着经济的发展，各种基础建设开展起来，进而导致各行各业对于钢铁的需求量也越来越来大。
电力系统电力质量管理的重点在哪里
电力系统电力质量管理的重点在哪里在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高质量供电至关重要。
电力质量的优劣直接影响着各类用电设备的正常运行，以及生产生活的方方面面。
那么，电力系统电力质量管理的重点究竟在哪里呢？首先，我们要明白电力质量的主要指标。
包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡等。
这些指标的稳定与否，直接决定了电力质量的好坏。
电压偏差是电力质量管理的一个重要方面。
电压过高或过低都会对用电设备造成损害。
例如，电压过高可能导致电气设备绝缘老化加速，缩短设备使用寿命；电压过低则可能使电机类设备输出功率降低，甚至无法正常启动。
为了保证电压偏差在合理范围内，电力系统需要合理配置无功补偿设备，如电容器组、电抗器等，以调节系统的无功功率分布，维持电压稳定。
同时，通过优化电网结构，减少输电线路的阻抗，也能有效降低电压损失，提高供电电压质量。
频率偏差同样不容忽视。
电力系统的标准频率是 50Hz，如果频率偏差过大，会影响到电机的转速，对于一些对频率敏感的设备，如精密仪器、计算机等，可能会导致工作异常。
为了确保频率稳定，电力系统需要保持发电功率和负荷功率的实时平衡。
这就要求电力调度部门对电力负荷进行精确预测，并合理安排发电计划，同时具备快速的调频能力，以应对突发的负荷变化。
谐波是电力质量中的一个较为复杂的问题。
谐波电流和电压的产生主要源于电力电子设备、非线性负载等。
谐波会使电力设备发热增加，损耗增大，甚至引发故障。
对于谐波的管理，一方面需要从源头上限制谐波的产生，例如要求用户在接入电网时采取谐波治理措施；另一方面，电力系统自身也需要安装滤波装置，如无源滤波器、有源滤波器等，以减少谐波对电网的影响。
电压波动和闪变则主要影响照明设备和对电压变化敏感的设备。
例如，频繁的电压波动可能导致灯光闪烁，使人眼感到不适。
这通常是由于大型冲击性负荷的接入，如电弧炉、轧钢机等。
为了减少电压波动和闪变，需要采取措施限制冲击性负荷的影响，如采用静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）等快速无功补偿装置，提高电网的电压稳定性。
(整理)链式静止同步补偿器
备案号：DL 中华人民共和国电力行业标准链式静止同步补偿器第 1 部分功能规范导则Chain-circuit static synchronous compensatorPart 1 Guide for the functional specification（征求意见稿）××××-××-××发布××××-××-××实施中华人民共和国国家能源局发布目次前言 (II)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4 系统构成 (4)5 安装场所的环境状况 (5)6 连接点的系统电气状况 (5)7 主要功能及性能要求 (5)7.1主要功能要求 (5)7.2主要性能参数要求 (6)7.3谐波特性 (7)7.4电话及无线电干扰 (7)7.5噪声 (7)7.6损耗评估 (7)7.7利用率和可靠性 (7)8 链式STATCOM部件及子系统基本要求 (7)8.1 换流链 (7)8.2 换流链的冷却系统 (7)8.3 换流电抗器 (8)8.4 断路器 (8)8.5 隔离开关 (8)8.6 避雷器 (9)8.7 换流变压器 (9)8.8 控制系统 (9)8.9 保护及故障录波设备 (9)8.10 辅助设备 (10)9 系统研究 (10)9.1 动态特性研究 (10)9.2 电能质量研究 (11)9.3暂态过电压及绝缘配合研究 (11)10 其它要求 (11)10.1 消防 (11)10.2 采暖通风 (11)10.3 供货及服务范围 (11)附录A （规范性附录）损耗计算 (12)附录B （资料性附录）利用率和可靠性 (15)附录C （资料性附录）供货及服务范围 (16)前言本标准是根据《国家发展和改革委员会办公厅关于印发2007年行业标准项目计划的通知》（发改办工业[2007]1415号）的安排制定的。
链式静止同步补偿器及其应用
而与多重似多电平结构ＳＴＡＴＣＯＭ相比，链式
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，
Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，简称ＳＶＧ）
（３）每相电路中可设置１～２个冗余链节，提高了
装置的可靠性。 （４）省去了连接压器，减小了占地面积（不到ＳＶＣ 的一半），降低了装置成本和损耗，效率可达９９．２％及 以上。 （５）由于无大型变压器及电抗器，可制造成移动
１８１
第二届电能质量及柔性 输电技术研讨会论文集
电力ｃｔ
２ｌ瑚
链式静止同步补偿器及其应用
张秀娟１，陈远华１，刘文华２，宋
强２，沈
斐２
（１．思源清能电气电子有限公司，上海市２０１１０８；２．清华大学，北京市１０００８４）
摘
要：链式静止同步补偿器（Ｃｌｌａｉｎ—ｃｉｒｃｕｉｔ
ＱＮＳＶＧ容量可以比ＳＶＣ容量小２０％～３０％。图５为 ＱＮＳＶＧ与ＳＶＣ的补偿能力比较。 通过对固定电容器组的综合控制，可以更好地满 足系统和负荷的补偿范围要求。
１８４
电力设备
第９卷
２．８高可靠性 ＱＮＳＶＧ采用Ｎ＋Ｉ或Ｎ＋２冗余主电路拓扑结 构，一个（或两个）链节单元损坏后仍可继续满负荷 运行；在系统短路故障条件下，ＱＮＳＶＧ可连续稳定运 行，而ＳＶＣ因可控硅触发问题可能发生闭锁推出运
仕Ｈｊ，
－铺闸管控制∞补偿设备Ⅻ静Ｉｒ无功补偿器 （ＳＶＣ）．包括品闸管拌制电抗器ＴＣＲ和品闸管投切电 容器ＴＳＧ，Ｅ们都届于动志补偿装置，其技术ｃ经发
展的轼为成熟ｒ，应州ｍ非常』泛，但它＆存在些 无法克服的醯点
（Ｉ】自身产生较大谐波．储与尤潍滤渡器配合使
州．牿置占地自秘大。
（２）ＴＣＲ只提供感性无功，容性无功一般采用同 定电锌器纽提供。为了保持尽ｎ朋Ｅ大的动态＾功储
2022年配电网调控人员培训试卷和答案(9)
2022年配电网调控人员培训试卷和答案（9）共3种题型，共95题一、单选题(共40题)1.我国非化石能源占比将在2040年左右超过（），成为我国能源供应的主体，2060年非化石能源占一次能源比重有望达到约（）。
A：40%；60%B：45%；70%C：50%；80%D：55%；90%【答案】：C【解析】：出自《国家电网公司多措并举调结构努力实现碳中和》：非化石能源占比将在2040年左右超过50%，成为我国能源供应的主体，2060年非化石能源占一次能源比重有望达到约80%。
2.配电自动化实施区域的一次设备应满足遥测和遥信要求，需要实现遥控功能的还应具备（）。
A：弹簧操作机构B：真空操作机构C：SF6操作机构D：电动操作机构【答案】：D【解析】：需要实现遥控功能的还应具备电动操作机构。
3.蓄电池是作为FTU所有供电电源的后备电源，蓄电池在FTU中是不可缺少的。
蓄电池的电压可选DC 24伏或DC 48伏，从安装维护和人身安全方面考虑，（）更合适些。
A：DC48伏B：DC36伏C：DC24伏D：DC12伏【答案】：C【解析】：FTU后备电源，蓄电池选用DC24伏更合适些。
4.各类告警信息推送到（）进行故障研判前，需在已发布的停电信息范围内进行过滤判断。
A：配网故障研判技术支持系统B：生产管理系统C：营销管理系统D：配电自动化系统【答案】：A【解析】：《配电网调控人员培训手册（第二版）》第十章第四节:各类告警信息推送到配网故障研判技术支持系统进行故障研判前，需在已发布的停电信息范围内进行过滤判断。
5.C、D、E 类供电区域66kV、35kV 架空线路截面不宜小于（）mm2。
A：240B：150C：120D：110【答案】：C【解析】：出自《配电网规划设计技术导则》（Q/GDW 10738-2022）第9章：9.3.26.完善区块链平台架构和功能，提升平台服务能力与安全防护水平，加快“（）”与“天平链”“星火·链网”“长安链”等国家级区块链服务平台的互联互通。
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第15卷 第2期2011年2月 电 机 与 控 制 学 报ELE CTR IC M ACH I NE S AND CONTRO LVo l 15N o 2Feb.2011适用于配网冲击性负荷补偿的链式D S TATCOM范瑞祥1,2, 吴素农2, 孙旻2, 宋强3(1.江西省电力公司博士后科研工作站,江西南昌330096;2.江西省电力科学研究院,江西南昌330096;3.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084)摘 要:针对冲击性负荷接入配电网后带来的电能质量问题,提出一种基于链式结构的静止同步补偿器(D STATCOM)的移动型并联有源补偿装置,与固定电容补偿装置形成良好配合,实现了无功的实时动态补偿。
以江西电网实例应用为基础,分析以电弧炉为代表的典型冲击性负荷补偿的具体需求,结合现场录波数据和配电系统参数建立仿真模型,应用分频协调控制策略与固定补偿支路形成良好配合,降低了动态容量需求,采用链式主电路和模块化设计实现了有源型补偿装置D STATCOM的移动化。
提出了装置的现场应用方案,给出了基本工程参数的配置方法与原则。
投运效果表明,装置响应迅速,运行稳定,能够满足配电网动态无功冲击补偿的要求。
关键词:电能质量;配网;有源补偿中图分类号:TM712文献标志码:A文章编号:1007-449X(2011)02-0048-06Cascade distri buti on static synchronous co m pe ns ator for i m pulse load co mpensation i n t he distri buti on net workF AN Ru i x iang1,2, WU Su nong2, SUN M in2, SONG Q iang3(1.J XEPC P ost Do ctoral R esearch Station,N anchang330096,Ch i na;2.Jiangx iE lectric Pow er R esearch Institute,N anchang330096,Chi na;3.D epart m ent of E l ectrical Eng i nee ri ng,T s i nghua U niversity,Beiji ng100084,Ch i na)Abst ract:A relocatab le cascade distribution static synchronous co m pensator(D STATC OM)is presented to m eet t h e po w er qua lity requ ire m ent of distribution net w ork w hen i m pulse l o ads connecting.Operating w it h s w itching capacito r branch,the co m pensator realizes the synchr onous co m pensation o f reactive po w er.A s the exa mp le of t h e app lication in Jiangx i po w er grid,the co m pensation requ ire m ent of electric arcf u rnace w hich is typ ical i m pulse l o ad w as analyzed.W it h fi e l d w ave recording data and distribution syste m para m eter,si m u lation m ode lw as buil.t By using frequency div i d i n g coo r d i n ation contro lm et h od,the acti v e pow er co m pensator can w ork w ith sw itch i n g capacitor branch perfectly.It reduced the dyna m ic ca pacity require m en t o f the co m pensati n g syste m effective l y.The active pow er co m pensato r rea lized m oveab le by accepti n g the cascade m ai n circuit and m odularization desi g n.The field application plan o f the equip m entw as put for w ard.The syste m para m eter configuration m et h od and pri n ciple w ere also g i v en i n deta i.l The opera ti o n effect sho w s that w ith the fast respond i n g speed and wo r k i n g stab ility,the equip m ent can m eet the co m pensati o n require m ent o fV ar shock in distri b ution net w ork.K ey w ords:pow er quality;distribution net w ork;active co m pensati o n收稿日期:2010-01-20基金项目:国家电网公司科技项目(200850602)作者简介:范瑞祥(1977 ),男,博士,研究方向为电力电子技术;吴素农(1964 ),男,高级工程师,研究方向为电力系统运行控制方面的研究与管理;孙 旻(1970 ),男,高级工程师,研究方向为电力系统运行控制方面的研究与管理;宋 强(1975 ),男,博士,研究方向为电力电子技术。
0 引 言随着国民经济的发展,电网负荷也急剧增加,特别是冲击性、非线性负荷容量的不断增加可能引起供电系统的电压波动和谐波等一系列电能质量问题,对其他电气设备的正常运行造成危害[1-2]。
安装补偿设备是最为常用的解决手段。
目前常用的固定电容器组能够在静态情况下校正负荷功率因数,且技术简单,造价较低。
然而,其仅能输出固定容量无功,无法根据负荷的需求平滑调节无功输出,不能解决动态问题。
随着电力电子器件和控制技术的发展,各种基于开关器件的补偿设备发展很快。
目前来看,SVC(static var co mpensa tor)已成为一项成熟并得到广泛应用的技术,对解决动态负荷引起的电能质量问题起到了积极作用[3-4]。
然而,SVC本质上仍属于阻抗型补偿设备,不仅占地面积较大,本身还会造成谐波污染,而且由于响应速度问题,对电压波动和闪变的治理效果较为有限,同时其性能也易受系统参数变化的影响。
伴随着技术的发展,采用电力电子全控型开关器件的有源型补偿装置(d istri bution static synchronous co m pensator,D STATCOM)逐渐成为冲击性负荷补偿研究与应用的热点,在国外也陆续出现了示范应用工程。
国内此类装置的研究起步较晚,目前在控制算法和拓扑结构上的研究较为深入,但大多还处于仿真研究或是实验室小容量样机试制阶段,缺乏大容量并联型有源补偿装置的实际设计应用经验[5-7]。
本文结合江西省配网D STATCO M的应用实例,探讨分析了装置的结构设计、参数配置和控制策略等实际应用中存在的主要问题,可为应对配网中冲击性负荷接入所带来的电能质量问题提供有针对性的解决思路。
1 冲击性负荷补偿的需求分析与负荷建模仿真110kV樟树变电站是樟树市区主要的供电点,当地一钢厂接入其10kV母线。
钢厂采用交流电弧炉炼钢,作为典型的冲击性负荷,电弧炉工作时产生明显的无功冲击,负荷电流畸变也十分严重,随之带来的闪变及谐波等电能质量问题对当地配网用户的正常用电造成了较大的影响,需要进行有针对性的治理。
与其他电气设备相比,电弧炉负荷具有无功变化快速剧烈、动态特性强、负荷冲击特性显著的特点。
其补偿装置的基本要求需包括以下3个方面:1)解决负荷冲击,能够适应负荷电流的突增,快速补偿负荷动态无功需求,抑制电压波动和闪变,提高功率因数;2)减小或滤除负荷谐波电流;3)补偿交流电弧炉负荷不平衡。
值得一提的是电弧炉的负荷冲击、谐波以及不平衡是动态变化的,且非常剧烈。
因此对类似电弧炉这类冲击性负荷的补偿,装置的响应速度是至关重要的。
110kV樟树变电站的电能质量现场测试表明,不平衡与谐波并不十分突出,电压波动与闪变是主要需要解决的问题。
依据日本电热委员会实测的闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线,在无功容量足够的情况下,补偿装置输出无功的响应时间是闪变补偿效果的决定性因素。
考虑到SVC的响应速度不及D STATC OM,同时现场面积有限,无法安装大型装置,因此采用基于D STATCOM的有源补偿装置实施补偿更为合适。
对配电系统负荷进行针对性补偿以调控电能质量,首先要对补偿对象有足够的认识,因此,冲击性负荷模型是一直是研究者关心的问题,尤其是作为典型冲击性负荷的电弧炉负荷模型。
然而,对于一个给定的配电系统,由于电弧炉运行的复杂性和随机性,难以对负荷模型、补偿设备、控制策略和补偿效果进行有效的模拟和评估。
常用的方法是利用不对称连接的电阻、电抗器,或是晶闸管整流器等来模拟非线性不平衡负荷,以检验装置基本的补偿能力和性能。
这样模拟的负荷过于简单,难以反映电弧炉的动态特性和冲击特性,不能对补偿装置的性能进行有效的验证。
事实上,针对配网电能质量的调控,电弧炉自身模型并不是最重要的,反而是其对供电系统所表现出来的电气特性更为关键。
电弧炉等冲击性负荷对系统的外部总体特性可近似为一个电流源,为此采用基于现场录波数据和供配电系统参数的仿真建模方法进行仿真研究。
其模型建立具有以下3点原则与特点:1)由于相对炉料熔化后的工况,炉料熔化期电弧炉产生的负荷电流动态变化剧烈,引起的电能质量问题最为严重,因此电弧炉电流录波数据选自炉料熔化期,波形体现断弧续燃带来的突变、谐波以及不平衡。
相当于使用电弧炉最恶劣的工况对控制器的补偿性能进行测试,使测试的结果更可靠。