静止同步补偿器的潮流控制性能分析.pdf

史气〉(2011.No.2
文章编号:1004-289X(2011)02-0061-(03
静止同步补偿器的潮流控制性能分析
汪清涓,黄怿浩
(1.广西电网公司欽州供电局,广西钦州535000;2.国投钦州发电有限公司,广西钦州535008)
摘要:介绍了静止同步补偿器( STA TICOM)的エ作原理,详细阐述了其稳态数学模型。并以安装 STATCOM的
节点系统与14节点系统为例,分析 STATCOM的潮流控制能力。
关键词;柔性交流输电系统; STAICOM;潮流控制
中图分类号:TM74
文献标识码:B
Analysis of the Current Control Charcteristics
of a Static Synchronous Compensator
WANG Qing-juan HUANG Yi-hao
(1. Qinzhou Power Supply Burean, Guangxi Electric Power Network, Qinzhou 535000, China; 2. Govern
ment Investment Generation Co. Ltd. of Qinzhou, Qinzhou 535008, China
Abstract: The operating principle of a static synchronous compensator is presented. It explains its steady-state mathe
matical model. And take 5 node system and 14 node system of the static synchronous compensator as an example, analyze
the curent control ability of the static synchronous compensator.
Key words: flexible AC transmission system; STATCOM; current contro
1前言
换器( voltage sourced converter,VSC), STAT COM的主
电路包括作为储能元件的电容和基于电力电子器件的
柔性交流输电系统( exible AC transmission sys-VSC,变换器通过连接电抗(或变压器)接入系统。
tem, FACTS)因其灵活、稳定、高效的特性得到了广泛
的研究和迅速的推广应用。静止同步补偿器( static
synchronous compensator, STATCOM)是 FACTS的核心
变换器
控制器之一,属于基于变换器型 FACTS控制器,控制
容性
器可以采用电压型变换器( voltage sourced converter,
VSC),也可采用( current sourced converter,CSC)
感性
STATCOM可向系统注入或从系统吸收无功和/或
有功功率,进而可以控制电力系统的无功功率和/或有
功功率的平衡。因而, STATCOM可改变电网的阻抗特
图1 STATCOM接入系统的简化电路
性,提高电力系统的静态稳定性,改善电力系统的动态
理想情况下(忽略线路阻抗和 STATCOM的损
特性,维持或控制节点电压,通过潮流变化阻尼系统振耗),如图1所示,可将 STATCOM的输出等效成“可
荡
控”电压源1,系统视为理想电压源Us,两者相位一
致,当>U时,从系统流向 STTATCOM的电流相位
2 SITATCOM的基本原理
超前系统电压90°, STATCOM工作于“容性”区,输出
2.1理想状态下 STATCOM的工作原理
感性无功;反之,当1实用的大容量 STATCOM基本上都采用电压型变的电流相位滞后系统90°, STATCOM工作于“感性”
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电气开〉(2011.No.2)
区,吸收感性无功;当1=s时,系统与 STATCOM之
间的电流为0,不交换无功功率。由此可见, STAICOM
输出无功功率的极性和大小决定于の和U。的大小,
01=Us
通过控制的大小就可以连续调节 STATCOM发出
由式(5)可见、大于3则 STATCOM向系统注
或吸收无功的多少。
入无功功率,反之则吸收无功功率。
2.2 STATCOM的稳态数学模型
在潮流计算中,可将 STATCOM视为一个并联在
由于 STATCOM采用了电压型桥式电路,因此必节点上的电容或电抗,向系统注入或从系统吸收无功
须通过连接电抗器或变压器并人系统,连接电抗器的功率。因此,可将装有 STATCOM的节点作为PV节
作用是将变换器与交流母线这两个电压不等的电源连点,其控制目标是支撑该节点的电压幅值为s。而维
接,另一作用是抑制电流中的高次谐波,用x等值变压持s所需的该节点注入无功功率Qm与节点电压的相
器漏抗或连接电抗,等值铜耗和 STATTCOM引起的有位δ可由 STATCOM安装前的潮流计算得出。
功损耗,则变换器从系统吸收的有功功率为
P=Usu,sin(8+a)-ufysin
3 STATCOM的潮流控制性能分析
式中:一系统电压,作为参考相量;一变换器
以五节点系统为例,在此系统中,节点1的无功损
输出电压;6一1滞后U。的角度。
耗较重,电压偏低,因此将 STATCOM安装于节点1
处。如图3所示, STATCOM并联于节点1。
a= arct(T/%
B4 B2
STATCOM送入系统的无功功率为
Q=USU,cos(6-a)-uiycosa
稳态情况下,变换器既不吸收也不发出有功功率,
在式(1)中令P=0可得
ISTATCOI
U,=t sin(6+c
图3安装 STATCOM的5节点系统
对 STATCOM安装前后的5节点系统进行仿真,
将式(3)代入式(2)可得
将数据对比如表1和表2所示。
(4)
表1 STATCOM安装前后的电源出力比较(P,Q一标么值
P
由式(4)可见,调整柑位角δ可改变 STATCOM向
安装前
5.000
1.813
2.579
2.299
系统输人的无功功率, STATCOM的稳态运行相量图如
安装后
5.000
1.230
2.529
1.887
图2所示。8的变化范围很小,当 STATCOM从系统吸
收无功功率时,滞后1的角度为8,由图2(b)可见
表2 STATCOM安装前后的节点电压比较(U一标么值
总小于@,而等值电阻r的值相对于等值电抗x的值
BS
来说很小,因此Q的值很小。当 STATCOM向系统注
安装前
0.86
1.08
1.05
1.05
安装后
入无功功率时,の超前1的角度为δ,由于电阻r的值
0.91.的105
不大,因此δ的值受补偿电流最大值的约束不大。近
由表1可见、在节点1处安装 STATSCOM后,电
似分析时直接忽略电阻r,则在式(1)和式(2)中令