DSTATCOM在電網(wǎng)中的應用

技術(shù)與應用DSTATCOM在電網(wǎng)中的應用信珂1周志勇1李曠2(1山東電力工程咨詢(xún)院,濟南250013;2榮信電力電子股價(jià)有限公司,遼寧鞍山114051)摘要根據傳統電網(wǎng)所采用的并聯(lián)電容器組無(wú)功補償方式及自動(dòng)投切方式的諸多弊端,提出一種對已有并聯(lián)電容器補償裝置的變電站進(jìn)行智能化改造的最優(yōu)方案.通過(guò)電網(wǎng)220kV某變電站電網(wǎng)負荷對系統電壓影響的研究,確定 DSTATCOM(配電網(wǎng)靜止同歲補償裝置)無(wú)功補償容量,并設計綜合控制策略控制并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切,實(shí)現無(wú)功補償容量的柔性輸出,從而有效保證系統電壓的穩定關(guān)鍵詞:變電站;智能化; DSTATCOM;自動(dòng)投切;無(wú)功柔性輸出pplication of dSTATCOM in North China Power gridXin Ke Zhou Zhiyong Li Kuang1Shangdong Electric Power Project Engineering Consulting Institute, Jinan 250013;2. Rongxin Power Electronic Co, Ltd Anshan, Liaoning 114051)Abstract As many problems of traditional reactive power compensation, the best intelligentreform has been proposed for capacitor compensated substation. By the study of a substation powerload effect on the system voltage, DSTATCOM(Distribution Static Synchronous Compensator)capability is determined. Control strategy is designed for shunt capacitor banks automatic controlswitching to achieve flexible reactive power output, thus ensuring system voltage stabilityKey words: substation; intelligent: DSTATCOM: automatic switching: flexible reactive power output“十二五”期間,伴隨復雜電網(wǎng)負荷的迅猛增 DSTATCOM的綜合控制方法,解決 DSTATCOM與長(cháng),電力系統的安全可靠供電受到了極大的考驗。投切電容器的配合使用問(wèn)題,并詳細分析了項目投充足的系統無(wú)功功率是電網(wǎng)電壓穩定的有效保運后的經(jīng)濟效益。障。目前電網(wǎng)中變電站多采用并聯(lián)電容器組進(jìn)行無(wú)功補償,該方式主要存在以下問(wèn)題:容量固定,按1項目情況簡(jiǎn)介照季度電壓曲線(xiàn)調控時(shí)易出現系統無(wú)功不足的情下面以電網(wǎng)一個(gè)220kV變電站供電情況舉例。況;電容器調節母線(xiàn)電壓階梯式變化,電壓波動(dòng)較3臺180MVA變壓器并列運行,10kV母線(xiàn)原有4大,不能實(shí)現連續調節且響應慢;目前并聯(lián)電容器組并聯(lián)電容器組,單組補償容量均為80l6kvar,但的自動(dòng)投切主要通過(guò)VQC、綜自軟vQC、AVC并只能實(shí)現分級補償,不能根據母線(xiàn)實(shí)際需要補償容調節主變分接頭的方式實(shí)現,此點(diǎn)與變壓器重載運量進(jìn)行準確動(dòng)態(tài)補償。行的要求相悖,因而運行效果不理想通過(guò)對變電站供電情況的研究,考慮采用為解決上述問(wèn)題,需要利用 DSTATCOM( Distributed DSTATCOM控制投切并聯(lián)電容器組的動(dòng)態(tài)無(wú)功補Static Synchronous Compensator,配電網(wǎng)靜止同步補償方案償裝置)自發(fā)動(dòng)態(tài)感性、容性無(wú)功的特性,并通過(guò)由于單組并聯(lián)電容器容量約為8Mvar,因而設其對系統中原有的并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切控制計 DSTATCOM容量亦為8Mvar。系統無(wú)功補償范實(shí)現無(wú)功容量的柔性輸出,滿(mǎn)足系統電壓的精確控圍是+8M中國煤化工) DSTATCOM制。本文結合電網(wǎng)的應用實(shí)例,提出了一種與并聯(lián)電CNMHG1所示。32電氣蘞術(shù)2011年第7期技術(shù)與應用表1無(wú)功補償裝置配合工作方式為了提高系統的穩定性,在電壓在允許范圍時(shí)補償范圍^ Mvar DSTATCOM工作狀態(tài)并聯(lián)電容器組工作狀態(tài)可以將 DSTATCOM一部分無(wú)功進(jìn)行儲備。當系統+8至0發(fā)感性無(wú)功并聯(lián)電容器不投0至8發(fā)容性無(wú)功發(fā)生擾動(dòng)(或發(fā)生故障)導致系統電壓極低時(shí),并聯(lián)電容器不投-8至-16發(fā)容性無(wú)功投一組并聯(lián)電容器DSTATCOM迅速釋放儲備的無(wú)功,以支撐系統電16至24發(fā)容性無(wú)功投兩組并聯(lián)電容器壓。由于無(wú)功儲備的過(guò)程時(shí)間幾十秒或數min,所24至32發(fā)容性無(wú)功投三組并聯(lián)電容器以它不會(huì )影響主控制,只是作為主控制的一個(gè)輔助32至-40發(fā)容性無(wú)功投四組并聯(lián)電容器控制。出于成本考慮,選擇小容量 DSTATCOM(例如22 DSTATCOM的聯(lián)合控制策略4Mvar)時(shí),雖然同樣可以實(shí)現動(dòng)態(tài)連續補償,但1)總體控制策略描述加并聯(lián)電容器組總無(wú)功補償容量只有36Mvar,如果該地區電壓波動(dòng)較為頻繁,且 DSTATCOM容有一組電容器出現故障時(shí),可能會(huì )出現補償容量不量相對于10kⅴ側短路容量較小,需配合站內4組足的情況:另一方面,采用4Mvar容量,電容器組電容器使用。因此,正常運行時(shí), DSTATCOM以電的投切要比采用8Mvar方案更頻繁一些,對電容器壓控制為主,控制目標為10kV側母線(xiàn)電壓,無(wú)功組開(kāi)關(guān)的要求更高,也不利于系統穩定。儲備控制可退出。當系統出現擾動(dòng)時(shí), DSTATCOM此外, DSTATCOM采用8Mvar容量配置,雖迅速響應,快速穩定系統電壓。 DSTATCOM的控制然一次投資相對較多,但由于無(wú)功儲備量足,系統模式可分為平峰運行模式和高峰運行模式兩種。電壓應變能力更強,且有足夠的容量進(jìn)行濾波。另(1)平峰運行模式方面,由于電壓等級相同,每相功率單元串連數在平峰運行模式下,母線(xiàn)電壓的參考值設為-樣,小容量 DSTATCOM占地方面不具優(yōu)勢。因110kV。初始運行時(shí), DSTATCOM投入,電容器全此,綜合以上幾方面的考慮,最終確定 DSTATCOM部退出。定電壓、過(guò)電壓、低電壓、二次側過(guò)電壓、的容量為8Mvar過(guò)流控制全部起動(dòng)2 DSTATCOM的綜合控制策略當 DSTATCOM檢測到輸出達到+&Mvar時(shí),母線(xiàn)電壓低于110kV,并持續超過(guò)lmin,同時(shí)10kvDST^TCOM控制策略的研究主要包含兩個(gè)方母線(xiàn)電壓低于109kV,則低電壓控制動(dòng)作,面:一是針對變電站電網(wǎng)的實(shí)際情況,研究 DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容器開(kāi)關(guān)的位置。如此DSTATCOM的電網(wǎng)控制策略:二是針對變電站電網(wǎng)時(shí)電容器支路開(kāi)關(guān)均為斷開(kāi),則投入一組電容器,的實(shí)際情況,確定 DSTATCOM配合自動(dòng)投切電容經(jīng)過(guò)5min后,如電壓仍低于110kV,且10kV母線(xiàn)器組動(dòng)作的聯(lián)合控制策略。電壓低于109kV,則繼續投入一組電容器,依此類(lèi)21 DSTATCOM的電網(wǎng)控制策略推,直到所有并聯(lián)電容器均投入運行為止。電容器由于該地區鋼鐵、冶煉型企業(yè)眾多,沖擊性負組的投入順序為12%組,12%組,6%組,6%荷嚴重影響了110kV側母線(xiàn)電壓的穩定,因此組。DSTATCOM接入的主要目標是穩定110kV側的母反之,當檢測到 DSTATCOM輸出達到一8Mvar線(xiàn)電壓。時(shí),同時(shí)母線(xiàn)電壓高于116kV,并持續超過(guò)lmin,1)主控制策略——電壓控制則高電壓控制動(dòng)作, DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容在電壓控制模式下, DSTATCOM以維持裝置端器開(kāi)關(guān)的位置。如此時(shí)有并聯(lián)電容器支路投入,則口電壓為控制目標,同時(shí)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中提高系統暫向該組電容器發(fā)出跳閘命令。如果發(fā)出第一組跳閘穩極限、靜穩極限及增強系統阻尼。該方法主要通命令3min后,110kV母線(xiàn)電壓仍高于116v,則發(fā)過(guò)電壓調節器實(shí)現控制功能。將端口電壓采樣值與出第二組電容器跳閘命令,依此類(lèi)推,直到所有井參考值相比較,通過(guò)電流閉環(huán)控制,發(fā)出(吸收)聯(lián)電容器均退出運行為止。電容器組的退出順序為系統所需的無(wú)功電流值。當系統電壓較高時(shí),裝置6%-組,6%組,12%組,12%組。輸出感性無(wú)功;當電壓較低時(shí),輸出容性無(wú)功,維同時(shí),若背刊1mV丹線(xiàn)由壓意于10.9kV,二持系統電壓穩定?？刂浦惺褂媚嫦到yPI控制方法,次側過(guò)電壓中國煤化工投入命令均停有效提高了裝置的響應速度止。則二次CNMHG邏輯是,當母2)輔助控制策略——無(wú)功儲備控制2011年第7期電氣術(shù)33技術(shù)與應用線(xiàn)電壓持續高于109kV時(shí),而且此時(shí) DSTATCOM聯(lián)電容器均退出運行為止。電容器組的退出順序為輸出已達最大感性電流,則控制器判斷各并聯(lián)電容6%一組,6%-組,12%-組,12%組。器的斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),如果此時(shí)有投入的并聯(lián)電容(3)運行模式切換器,則向該組電容器發(fā)出跳閘命令。如果發(fā)出第DSTATCOM平峰運行模式和高峰運行模式的組跳閘命令后5min后,二次側電壓仍高于109V,切換可以為自動(dòng)切換也可為人工切換則發(fā)出第二組電容器跳閘命令,依此類(lèi)推,直到所自動(dòng)切換。根據從該變電站的運行數據,上午有并聯(lián)電容器均退出運行。電容器組的退出順序為7點(diǎn)~9點(diǎn)和19點(diǎn)~21點(diǎn)為高峰運行,控制器在這6%-組,6%一組,12%組,12%一組。兩個(gè)時(shí)段自動(dòng)轉入高峰模式運行,其他時(shí)段轉入平(2)高峰運行模式峰模式運行。在高峰時(shí),為了最大程度的保障負荷的安全穩人工切換。即運行人員可根據實(shí)際需要對定運行,同時(shí)降低電網(wǎng)運行損耗,母線(xiàn)電壓的設定 DSTATCOM控制器控制面板上的控制模式進(jìn)行選值定為115kⅴ。初始運行時(shí), DSTATCOM投入,并擇聯(lián)電容器組全部退出運行。定電壓控制起動(dòng),過(guò)電2)并聯(lián)電容器組投切壓控制起動(dòng),低電壓控制起動(dòng),二次側過(guò)電壓控制正常運行時(shí),即電容器組及對應開(kāi)關(guān)均正常工起動(dòng), DSTATCOM過(guò)流控制起動(dòng)。作,電容器組的投切順序如下:若檢測到 DSTATCOM輸出達到+8Mvar,同時(shí)電容器組的投入順序為12%一組,12%一組母線(xiàn)電壓低于ll5kV,并持續超過(guò)1min,同時(shí)10kV6%一組,6%-組。即投入時(shí),必須先投12%的電母線(xiàn)電壓低于10.9kV,則低電壓控制動(dòng)作容器組,再投6%的電容器組。如果檢測到此時(shí)有DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容器開(kāi)關(guān)的位置。若此且僅有一組12%的電容器組在線(xiàn),則再投時(shí)仍投時(shí)所有電容器支路開(kāi)關(guān)均為斷開(kāi),則投入一組電容12%的電容器組。如果槍測到兩組12%的電容器組器,經(jīng)過(guò)5min后,如電壓仍低于115kV,且10kV在線(xiàn),則繼續投入時(shí),投入6%電容器組。母線(xiàn)電壓低于10.%kV,則繼續投入一組電容器。依電容器組的退出順序為6%一組,6%一組,12%此類(lèi)推,直到所有并聯(lián)電容器均投入運行為止。電組,12%組。即退出時(shí),必須先退6%的電容器容器組的投入順序為12%一組,12%組,6%組,組,再退12%的電容器組。如果檢測到此時(shí)只有兩6%一組組12%的電容器組在線(xiàn),則退出一組12%的電容器反之,若檢測到 DSTATCOM輸出達到一組。如果檢測到此時(shí)有且僅有一組12%的電容器組8Mvar,同時(shí)母線(xiàn)電壓高于115kV,并持續超過(guò)30s,在線(xiàn),則繼續退出時(shí),退出該組12%電容器組。則高電壓控制動(dòng)作, DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容在投入的過(guò)程中,如果斷路器返回的開(kāi)關(guān)狀態(tài)器開(kāi)關(guān)的位置。如此時(shí)有并聯(lián)電容器支路投入,則與控制邏輯不符合,或電容器工作狀態(tài)異常,則控向該組電容器發(fā)出跳閘命令。如果發(fā)出第一組跳閘制器認為該支路出現故障,控制器發(fā)出報警信號命令后3min后,1l0kⅤ母線(xiàn)電壓仍高于l15kV,則同時(shí)將該組電容器的控制從控制器的投入控制邏輯發(fā)出第二組電容器跳閘命令。依此類(lèi)推,直到所有中移除并聯(lián)電容器均退出運行為止。電容器組的退出順序在退出的過(guò)程中,如果斷路器返回的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為6%一組,6%一組,12%組,12%組與控制邏輯不符合,或電容器工作狀態(tài)異常,則控同時(shí),若發(fā)現10k母線(xiàn)電壓高于10.9kV,二制器認為該攴路出現故障,控制器發(fā)出報警信號次側過(guò)電壓控制起動(dòng),所有電容器的投入命令均停同時(shí)將該組電容器的控制從控制器的退出控制邏輯止。二次側過(guò)電壓控制的具體工作邏輯是,當母線(xiàn)中移除。電壓持續高于109kV,而且此時(shí) DSTATCOM輸出電容器組在接到一個(gè)退出控制邏輯命令后,12h已達最大感性電流,則控制器判斷各并聯(lián)電容器的內不再向該電容器組發(fā)出投入命令斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),若此時(shí)有投入的并聯(lián)電容器,則3經(jīng)濟效益分析向該組電容器發(fā)出跳閘命令,如果發(fā)出第一組跳閘命令后5min后,二次側電壓仍高于109kV,則發(fā)根據中國煤化工測方法》等國家出第二組電容器跳閘命令。依此類(lèi)推,直到所有并規定,采CNMH功補償裝置的節34電氣技術(shù)2011年第7期技術(shù)與應用能效益。在系統中每投入1kvar的無(wú)功功率,在發(fā)電站中。本文提出了一種可配合無(wú)源補償裝置使用的電廠(chǎng)的直配電路中節約有功功率為002-004kWDSTATCOM綜合控制方法,并成功應用于電網(wǎng)某變在二級變壓供電時(shí)節約有功功率為005-007kW,電站無(wú)功補償裝置中。 DSTATCOM在電網(wǎng)變電站中在三級變壓供電時(shí)節約有功功率為008-009kW的應用,可大大降低電網(wǎng)損耗,加快傳統變電站的智靜態(tài)無(wú)功補償裝置基波總補償容量為8Mvar,能化改造進(jìn)程,對未來(lái)智能電網(wǎng)的建設具有重要意年平均工作容量按80%計算,按每月有效供電30天義。計算,單位無(wú)功量節約有功功率取最小值005kW,參考文獻則系統年節約有功功率為P=8000×0.8×0.05×24×30×12=27648萬(wàn)kWh[]勒龍章丁毓山.電網(wǎng)無(wú)功補償使用技術(shù)[M]中國靜態(tài)無(wú)功補償裝置自身的損耗為其工作容量的水利水電出版社,99705%0.8%,靜態(tài)無(wú)功補償裝置基波總補償容量為8[2]劉文華劉炳王志泳等基于IGBT三相逆變器的研Mvar,年平均工作容量按80%計算,按每月有效供究[電力系統自動(dòng)化,2002電30天計算,靜態(tài)無(wú)功補償裝置自身的損耗取最大3]王兆安楊君劉建軍等.諧波抑制和無(wú)功功率補償值為0.89%,則靜態(tài)無(wú)功補償裝置年損耗有功功率為[M]機械工業(yè)出版社,200510P=8000×08×0008×24×30×12=4424萬(wàn)kWh[4]詹厚劍吳杰康康海兵.靜止同步補償器的開(kāi)關(guān)函電費按05元/kWh計算,則本套靜態(tài)無(wú)功補償數建模與仿真門(mén)電力系統保護與控制,2010設備年節約電費為38(10):66-70M=(PP)x05=11612萬(wàn)元5]鄭建,陳勁操.混合級聯(lián)逆變器在 STATCOM中的應根據以上的計算結果,最多兩年可回收本套設用研究門(mén)電力系統保護與控制2009,37(18):5761備的投資成本。6]劉青王增平張媛消除 STATCOM對線(xiàn)路距離保護影響方法的研究電力系統保護與控制2010,38(24:93-98結論DSTATCOM作為改善電能質(zhì)量的一項關(guān)鍵先進(jìn)作者簡(jiǎn)介信珂(1972-),女,高級工程師,從事電力系統變電電氣設計研技術(shù),在日本、美國、德國等發(fā)達國家已經(jīng)得到高度究工作重視和日益廣泛的應用,在國內冶金、煤礦、風(fēng)電、周志勇(1971-),男,高級工程師,從事電力系統自動(dòng)化及電電氣光伏等行業(yè)也正在大批量的投入使用。該設備自身不設計研究工作亭曠(1977-),男,博士,從事中高壓、大功率電力電子裝置如受制于電網(wǎng)電壓的補償特性,更適合應用于電網(wǎng)的變變頻器、SVG、APF、DⅤVR、UPQC、SSSC等的研發(fā)工作Nc新聞與動(dòng)態(tài)泰永科技開(kāi)創(chuàng )不間斷供電線(xiàn)路新技術(shù)—TBBQ3-S雙旁路Pc級ATSE泰永科技成功開(kāi)發(fā)出具有重疊合閘功能的ATSE說(shuō)即便采用市場(chǎng)上轉換速度最快的PC級ATS產(chǎn)品,其最快TBBQ3S系列轉換開(kāi)關(guān),該產(chǎn)品為專(zhuān)業(yè)PC級ATSE,產(chǎn)品轉換(失電)時(shí)間也在60ms左右,傳統的ATSE是無(wú)法滿(mǎn)設計完全滿(mǎn)足GBT14048.112008標準要求,突破了傳統足此累場(chǎng)所連續供電的需求的ATSE在轉換過(guò)程中的斷電時(shí)間,開(kāi)創(chuàng )了不間斷供電線(xiàn)路新TBBQ3S在PC級ATS特有的模塊化結構的基礎上時(shí)代。成功開(kāi)發(fā)出具有重疊合閘功能的轉換開(kāi)關(guān)該產(chǎn)品首先從機目前,對于電網(wǎng)中的一級負荷,以及一級負荷中的特別械結構上實(shí)現了兩路電源并聯(lián)的可能。再結合專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的重要的負荷,通常采用兩路市電或市電加油機等配合 ATSE CS智能控制器,應用其發(fā)電機控制功能,實(shí)現對發(fā)電機輸進(jìn)行供電。由于產(chǎn)品結構、功能以及使用條件的限制,傳統出電源的控制,使主、備電源的技術(shù)參數滿(mǎn)足兩路電源并聯(lián)的ATSE在轉換過(guò)程中都會(huì )有幾十毫秒到幾秒鐘的斷電時(shí)運行的條件電源并聯(lián)轉換的間。而對于一些特殊行業(yè)或特殊負載(如發(fā)電廠(chǎng)保安電源、時(shí)機,從而實(shí)中國煤化工間斷供電線(xiàn)路計算機中心等)對于斷電時(shí)間的要求是極為嚴格的,也就是提供全新的解CNMHG201年第7期電呵技術(shù)|35