开题报告

静止同步补偿器应用于配电系统的研究与仿真

1课题来源

本课题为软件仿真型课题，课题名称为静止补偿器应用于配电系统的研究与仿真。课题来源于毕业设计任务书。因为在电力系统中存在许多使电能质量下降、电压不稳定的因素，所以需要运用静止同步补偿器的无功补偿来改善电能质量从而保障配电系统的稳定性。

2 研究的目的和意义

2.1改善和提高电能质量

电能作为人们广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。然而电压质量问题是配电网中既常见又严重的电能质量问题，当配电网中出现短路故障或大电机的启动会引起电压跌落，同时电网中大量使用的冲击性、波动性负荷会引起电压闪变等电压质量问题。这些电压质量问题会导致电压敏感性用电设备受到不同程度的损害，甚至退出运行，同时低劣的供电质量将导致低劣的产品质量，特别是在重要工业生产过程中，供电的突然中断将会带来巨大的经济损失。因此电能质量的优劣已经成为电力系统运行与管理水平高低的重要标志，控制和改善电能质量也是保证电力系统自身可持续发展的必要条件，开展电能质量控制技术的研究及相关电能质量调节装置的开发具有重要的现实意义和战略意义。

2.2抑制电压跌落和电压闪变——无功补偿

从补偿的角度来看，抑制电压跌落和电压闪变有效的措施是在公共供电点处安装无功补偿装置。无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。传统的无功补偿装置，如TSC、TCR及其组合很难满足快速的动态的补偿无功补偿的要求。基于电力电子技术的新型静止无功发生器补偿性能好、响应速度快，被认为是一种很有发展前景的无功补偿装置。静止同步补偿器(STATCOM)是目前用于电力系统中性能最好的无功补偿装置,是柔性交流输电系统的核心。这种无功补

偿装置已经在输电网中得到了应用，提高了输电网的输送容量、增强了系统的稳定性。

2.3本文的研究意义

本文分析了静止同步补偿器的工作原理，对配电线路特点提出了基于DSTATCOM的无功补偿策略。由于电力系统无功补偿工程的投资较大,从技术和安全上考虑,直接进行电力试验可能性很小。因此,在此基础上,利用Matlab在Simulink中搭建了含有DSTATCOM的配电系统无功补偿仿真模型，通过模拟实际系统负荷由感性无功到容性无功的变化过程，得出了DSTATCOM装置具有实现快速跟踪补偿的功能，证明了DSTATCOM 无功补偿能够有效提高电压稳定性，改善电能质量。

3 国内外的研究现状和发展趋势

本论文中所研究的STATCOM，在美国被称为STATCON，即静止型同步调相机；在日本过去则称为静止无功功率发生器(SUG);在欧洲多称为先进静止无功发生器(ASVG)。1995年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议通称为STATCOM，并把其定义为固态同步电源，相类似于产生三相正弦电压的旋转同步电机。STATCOM既可以应用于输电系统，同时也可以用于配电系统，把用于配电系统的STATCOM称为配电系统静止同步补偿器。

现在，世界上己有多台投入运行的STATCOM。STATCOM以其优越的特性在高压大容量的输电系统中的得到了蓬勃发展，并且在实际应用中起到了极为精彩的作用，正逐渐取代传统的SVC。同时，STATCOM在配电系统中的研究与应用也取得了极大的发展。可以预计，在不久的将来，STATCOM将成为动态调节电网无功和电压的重要成员。

到目前为止，国际上只有美、日、德等少数几个发达国家掌握了大容量STATCOM的应用开发技术。为了眼踪国际FACTS发展的前沿技术，在清华大学与河南省电力局的积极合作下，我国的士20Mvar STATCOM于1999年3月在河南洛阳220kV朝阳变电站并网成功，它已成为中国FACTS研究应用领域的一个里程碑，标志着我国成为国际上第四个拥有大容量STATCOM制造技术的国家，标志着中国灵活交流输电系统(FlexibleAC Transmission Systems, FACTS)技术的发展进入了一个新的阶段。

4 研究的主要内容及设计成果的应用价值

4.1研究的主要工作

本文着眼于STATCOM在配电系统中的应用，在对DSTATCOM的基础理论，包括工作原理、主电路结构和参考电流检测方法等总结分析的基础上，通过对电能质量要求的分析，阐明了无功补偿的重要意义，介绍了无功补偿技术的发展和应用情况以及国内外的研究现状；简要分析DSTATCOM的工作原理及其在改善电能质量中的应用，对配电系统无功补偿方式进行比较确定。并以此为依据根据补偿容量的选取原则确定补偿容量；根据分析DSTATCOM的控制方法，针对配电系统的特点，利用MATLAB/SIMULINK仿真工具，构建补偿装置主电路电压逆变器模块，并搭建仿真电路。

4.2 Matlab的应用

Matlab是美国Mathworks公司于1982年推出的高性能数值计算和可视化软件，用于概念设计、算法开发和建模仿真的理想的集成开发环境。它具有编程效率高、程序设计灵活、图形功能强等优点。本次设计利用Matlab在Simulink中搭建了含有DSTATCOM的配电系统无功补偿仿真模型，通过模拟实际系统负荷由感性无功到容性无功的变化过程，得出了DSTATCOM装置具有实现快速跟踪补偿的功能，从而证明DSTATCOM 无功补偿能够有效提高电压稳定性，改善电能质量。

4.3研究成果的应用价值

应用STATCOM对配电系统进行仿真，所得到的数据结果对今后稳定系统电压，抑制系统振荡等实际操作具有很好的参考价值。

同时在运用STATCOM模拟系统运行的过程中，能及时对仿真过程中出现的问题做出应对并积累经验，将来运用到实际工作中能尽早预防问题，以减少不必要的设备损坏或经济损失。

5工作的主要阶段、进度

（1）2015年秋季学期第12周前

接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。

（2）2015年秋季学期第13~18周

阅读指定的参考资料及文献（包括10万个印刷符号外文资料），基本完成开题报告、外文翻译等任务。

（3）2016年秋季学期第20周

上交开题报告，外文翻译，指导教师批阅