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山東電力工程咨詢院,濟南250013;2榮信電力電子股價有限公司,遼寧鞍山114051)摘要根據(jù)傳統(tǒng)電網(wǎng)所采用的并聯(lián)電容器組無功補償方式及自動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行智能化改造的最優(yōu)方案.通過電網(wǎng)220kV某變電站電網(wǎng)負荷對系統(tǒng)電壓影響的研究,確定 DSTATCOM(配電網(wǎng)靜止同歲補償裝置)無功補償容量,并設計綜合控制策略控制并聯(lián)電容器組的自動投切,實現(xiàn)無功補償容量的柔性輸出,從而有效保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定關(guān)鍵詞:變電站;智能化; DSTATCOM;自動投切;無功柔性輸出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,電力系統(tǒng)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題,并詳細分析了項目投充足的系統(tǒng)無功功率是電網(wǎng)電壓穩(wěn)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)電容器組進行無功補償,該方式主要存在以下問題:容量固定,按1項目情況簡介照季度電壓曲線調(diào)控時易出現(xiàn)系統(tǒng)無功不足的情下面以電網(wǎng)一個220kV變電站供電情況舉例。況;電容器調(diào)節(jié)母線電壓階梯式變化,電壓波動較3臺180MVA變壓器并列運行,10kV母線原有4大,不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)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,但的自動投切主要通過VQC、綜自軟vQC、AVC并只能實現(xiàn)分級補償,不能根據(jù)母線實際需要補償容調(diào)節(jié)主變分接頭的方式實現(xiàn),此點與變壓器重載運量進行準確動態(tài)補償。行的要求相悖,因而運行效果不理想通過對變電站供電情況的研究,考慮采用為解決上述問題,需要利用 DSTATCOM( Distributed DSTATCOM控制投切并聯(lián)電容器組的動態(tài)無功補Static Synchronous Compensator,配電網(wǎng)靜止同步補償方案償裝置)自發(fā)動態(tài)感性、容性無功的特性,并通過由于單組并聯(lián)電容器容量約為8Mvar,因而設其對系統(tǒng)中原有的并聯(lián)電容器組的自動投切控制計 DSTATCOM容量亦為8Mvar。系統(tǒng)無功補償范實現(xiàn)無功容量的柔性輸出,滿足系統(tǒng)電壓的精確控圍是+8M中國煤化工) DSTATCOM制。本文結(jié)合電網(wǎng)的應用實例,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無功補償裝置配合工作方式為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在電壓在允許范圍時補償范圍^ Mvar DSTATCOM工作狀態(tài)并聯(lián)電容器組工作狀態(tài)可以將 DSTATCOM一部分無功進行儲備。當系統(tǒng)+8至0發(fā)感性無功并聯(lián)電容器不投0至8發(fā)容性無功發(fā)生擾動(或發(fā)生故障)導致系統(tǒng)電壓極低時,并聯(lián)電容器不投-8至-16發(fā)容性無功投一組并聯(lián)電容器DSTATCOM迅速釋放儲備的無功,以支撐系統(tǒng)電16至24發(fā)容性無功投兩組并聯(lián)電容器壓。由于無功儲備的過程時間幾十秒或數(shù)min,所24至32發(fā)容性無功投三組并聯(lián)電容器以它不會影響主控制,只是作為主控制的一個輔助32至-40發(fā)容性無功投四組并聯(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,雖然同樣可以實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)補償,但1)總體控制策略描述加并聯(lián)電容器組總無功補償容量只有36Mvar,如果該地區(qū)電壓波動較為頻繁,且 DSTATCOM容有一組電容器出現(xiàn)故障時,可能會出現(xiàn)補償容量不量相對于10kⅴ側(cè)短路容量較小,需配合站內(nèi)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, 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(cè)母線電壓,無功組開關(guān)的要求更高,也不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。儲備控制可退出。當系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時, DSTATCOM此外, DSTATCOM采用8Mvar容量配置,雖迅速響應,快速穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。 DSTATCOM的控制然一次投資相對較多,但由于無功儲備量足,系統(tǒng)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(shù)在平峰運行模式下,母線電壓的參考值設為-樣,小容量 DSTATCOM占地方面不具優(yōu)勢。因110kV。初始運行時, 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、過電壓、低電壓、二次側(cè)過電壓、的容量為8Mvar過流控制全部起動2 DSTATCOM的綜合控制策略當 DSTATCOM檢測到輸出達到+&Mvar時,母線電壓低于110kV,并持續(xù)超過lmin,同時10kvDST^TCOM控制策略的研究主要包含兩個方母線電壓低于109kV,則低電壓控制動作,面:一是針對變電站電網(wǎng)的實際情況,研究 DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容器開關(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)時電容器支路開關(guān)均為斷開,則投入一組電容器,的實際情況,確定 DSTATCOM配合自動投切電容經(jīng)過5min后,如電壓仍低于110kV,且10kV母線器組動作的聯(lián)合控制策略。電壓低于109kV,則繼續(xù)投入一組電容器,依此類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(qū)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(cè)母線電壓的穩(wěn)定,因此組。DSTATCOM接入的主要目標是穩(wěn)定110kV側(cè)的母反之,當檢測到 DSTATCOM輸出達到一8Mvar線電壓。時,同時母線電壓高于116kV,并持續(xù)超過lmin,1)主控制策略——電壓控制則高電壓控制動作, DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容在電壓控制模式下, DSTATCOM以維持裝置端器開關(guān)的位置。如此時有并聯(lián)電容器支路投入,則口電壓為控制目標,同時在動態(tài)過程中提高系統(tǒng)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(wěn)極限、靜穩(wěn)極限及增強系統(tǒng)阻尼。該方法主要通命令3min后,110kV母線電壓仍高于116v,則發(fā)過電壓調(diào)節(jié)器實現(xiàn)控制功能。將端口電壓采樣值與出第二組電容器跳閘命令,依此類推,直到所有井參考值相比較,通過電流閉環(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(tǒng)所需的無功電流值。當系統(tǒng)電壓較高時,裝置6%-組,6%組,12%組,12%組。輸出感性無功;當電壓較低時,輸出容性無功,維同時,若背刊1mV丹線由壓意于10.9kV,二持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定?？刂浦惺褂媚嫦到y(tǒng)PI控制方法,次側(cè)過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——無功儲備控制2011年第7期電氣術(shù)33技術(shù)與應用線電壓持續(xù)高于109kV時,而且此時 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。器的斷路器開關(guān)狀態(tài),如果此時有投入的并聯(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(cè)電壓仍高于109V,切換可以為自動切換也可為人工切換則發(fā)出第二組電容器跳閘命令,依此類推,直到所自動切換。根據(jù)從該變電站的運行數(shù)據(jù),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~9點和19點~21點為高峰運行,控制器在這6%-組,6%一組,12%組,12%一組。兩個時段自動轉(zhuǎn)入高峰模式運行,其他時段轉(zhuǎn)入平(2)高峰運行模式峰模式運行。在高峰時,為了最大程度的保障負荷的安全穩(wěn)人工切換。即運行人員可根據(jù)實際需要對定運行,同時降低電網(wǎng)運行損耗,母線電壓的設定 DSTATCOM控制器控制面板上的控制模式進行選值定為115kⅴ。初始運行時, DSTATCOM投入,并擇聯(lián)電容器組全部退出運行。定電壓控制起動,過電2)并聯(lián)電容器組投切壓控制起動,低電壓控制起動,二次側(cè)過電壓控制正常運行時,即電容器組及對應開關(guān)均正常工起動, DSTATCOM過流控制起動。作,電容器組的投切順序如下:若檢測到 DSTATCOM輸出達到+8Mvar,同時電容器組的投入順序為12%一組,12%一組母線電壓低于ll5kV,并持續(xù)超過1min,同時10kV6%一組,6%-組。即投入時,必須先投12%的電母線電壓低于10.9kV,則低電壓控制動作容器組,再投6%的電容器組。如果檢測到此時有DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容器開關(guān)的位置。若此且僅有一組12%的電容器組在線,則再投時仍投時所有電容器支路開關(guān)均為斷開,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5min后,如電壓仍低于115kV,且10kV在線,則繼續(xù)投入時,投入6%電容器組。母線電壓低于10.%kV,則繼續(xù)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,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。如果檢測到此時只有兩6%一組組12%的電容器組在線,則退出一組12%的電容器反之,若檢測到 DSTATCOM輸出達到一組。如果檢測到此時有且僅有一組12%的電容器組8Mvar,同時母線電壓高于115kV,并持續(xù)超過30s,在線,則繼續(xù)退出時,退出該組12%電容器組。則高電壓控制動作, DSTATCOM判斷4組并聯(lián)電容在投入的過程中,如果斷路器返回的開關(guān)狀態(tài)器開關(guān)的位置。如此時有并聯(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(xiàn)故障,控制器發(fā)出報警信號命令后3min后,1l0kⅤ母線電壓仍高于l15kV,則同時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程中,如果斷路器返回的開關(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,若發(fā)現(xiàn)10k母線電壓高于10.9kV,二制器認為該攴路出現(xiàn)故障,控制器發(fā)出報警信號次側(cè)過電壓控制起動,所有電容器的投入命令均停同時將該組電容器的控制從控制器的退出控制邏輯止。二次側(cè)過電壓控制的具體工作邏輯是,當母線中移除。電壓持續(xù)高于109kV,而且此時 DSTATCOM輸出電容器組在接到一個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(nèi)不再向該電容器組發(fā)出投入命令斷路器開關(guān)狀態(tài),若此時有投入的并聯(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(cè)電壓仍高于109kV,則發(fā)根據(jù)中國煤化工測方法》等國家出第二組電容器跳閘命令。依此類推,直到所有并規(guī)定,采CNMH功補償裝置的節(jié)34電氣技術(shù)2011年第7期技術(shù)與應用能效益。在系統(tǒng)中每投入1kvar的無功功率,在發(fā)電站中。本文提出了一種可配合無源補償裝置使用的電廠的直配電路中節(jié)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節(jié)約有功功率為005-007kW,電站無功補償裝置中。 DSTATCOM在電網(wǎng)變電站中在三級變壓供電時節(jié)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(tǒng)變電站的智靜態(tài)無功補償裝置基波總補償容量為8Mvar,能化改造進程,對未來智能電網(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,單位無功量節(jié)約有功功率取最小值005kW,參考文獻則系統(tǒng)年節(jié)約有功功率為P=8000×0.8×0.05×24×30×12=27648萬kWh[]勒龍章丁毓山.電網(wǎng)無功補償使用技術(shù)[M]中國靜態(tài)無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(tǒng)自動化,2002電30天計算,靜態(tài)無功補償裝置自身的損耗取最大3]王兆安楊君劉建軍等.諧波抑制和無功功率補償值為0.89%,則靜態(tài)無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kWh[4]詹厚劍吳杰康康海兵.靜止同步補償器的開關(guān)函電費按05元/kWh計算,則本套靜態(tài)無功補償數(shù)建模與仿真門電力系統(tǒng)保護與控制,2010設備年節(jié)約電費為38(10):66-70M=(PP)x05=11612萬元5]鄭建,陳勁操.混合級聯(lián)逆變器在 STATCOM中的應根據(jù)以上的計算結(jié)果,最多兩年可回收本套設用研究門電力系統(tǒng)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對線路距離保護影響方法的研究電力系統(tǒng)保護與控制2010,38(24:93-98結(jié)論DSTATCOM作為改善電能質(zhì)量的一項關(guān)鍵先進作者簡介信珂(1972-),女,高級工程師,從事電力系統(tǒng)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(nèi)冶金、煤礦、風電、周志勇(1971-),男,高級工程師,從事電力系統(tǒng)自動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新聞與動態(tài)泰永科技開創(chuàng)不間斷供電線路新技術(shù)—TBBQ3-S雙旁路Pc級ATSE泰永科技成功開發(fā)出具有重疊合閘功能的ATSE說即便采用市場上轉(zhuǎn)換速度最快的PC級ATS產(chǎn)品,其最快TBBQ3S系列轉(zhuǎn)換開關(guān),該產(chǎn)品為專業(yè)PC級ATSE,產(chǎn)品轉(zhuǎn)換(失電)時間也在60ms左右,傳統(tǒng)的ATSE是無法滿設計完全滿足GBT14048.112008標準要求,突破了傳統(tǒng)足此累場所連續(xù)供電的需求的ATSE在轉(zhuǎn)換過程中的斷電時間,開創(chuàng)了不間斷供電線路新TBBQ3S在PC級ATS特有的模塊化結(jié)構(gòu)的基礎上時代。成功開發(fā)出具有重疊合閘功能的轉(zhuǎn)換開關(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(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了兩路電源并聯(lián)的可能。再結(jié)合專門開發(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,實現(xiàn)對發(fā)電機輸進行供電。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能以及使用條件的限制,傳統(tǒng)出電源的控制,使主、備電源的技術(shù)參數(shù)滿足兩路電源并聯(lián)的ATSE在轉(zhuǎn)換過程中都會有幾十毫秒到幾秒鐘的斷電時運行的條件電源并聯(lián)轉(zhuǎn)換的間。而對于一些特殊行業(yè)或特殊負載(如發(fā)電廠保安電源、時機,從而實中國煤化工間斷供電線路計算機中心等)對于斷電時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