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简析动态无功补偿装置STATCOM的动态无功储备

北极星输配电网  来源:广东电力    2016/11/16 14:38:10  我要投稿  

北极星输配电网讯:今天带给大家的是来自广东电网有限责任公司电力调度控制中心有关团队的研究成果:STATCOM动态无功储备及其影响因素分析。STATCOM是一种连续可调的动态无功补偿装置,相比其他无功补偿设备其响应速度更快(小于20ms),调节范围更宽(可发出容性和感性无功),是目前世界上最先进的动态无功补偿设备

来源:广东电力微信号 IDgddl1988 作者:辛拓,王延纬,孙吉波

1研究背景

为提高广东电网的动态无功支撑能力,在500kV东莞变电站、水乡变电站、北郊变电站、木棉变电站分别加装了±200Mvar的链式静止同步补偿器

(staticsynonouscompensator,STATCOM)(其暂态过负荷能力为300Mvar)。其中,水乡变电站STATCOM是我国目前容量最大、直挂电压等级最高、串联级数最多(27个阀单元)的STATCOM。

STATCOM是一种连续可调的动态无功补偿装置,相比其他无功补偿设备其响应速度更快(小于20ms),调节范围更宽(可发出容性和感性无功),是目前世界上最先进的动态无功补偿设备。具有快速响应特性的STATCOM通过检测电网电压瞬时变化情况,迅速调出无功,从而达到及时控制系统电压的目的,为受端电网提供快速动态无功支撑,改变了广东电网多回直流换相失败后的电压恢复特性。目前动态无功储备的定义与评估仍有模糊和分歧,且多针对发电机等传统动态无功源,并未考虑STATCOM等新兴装置的暂态动作特性。面对复杂多变的电网运行状态,如何评估STATCOM的动态无功储备,并确保其储备容量在暂态过程中按需释放,给予系统最大程度的动态无功支撑,让新技术在大电网运行中“水土相符”,是当前电网运行面临的新课题。

2主要研究内容

2.1STATCOM动态无功储备的概念

动态无功储备的目的是保证系统有足够无功储备以支撑故障过程中及故障切除后的系统电压,维持系统电压稳定。不同故障下,系统对应的无功储备释放能力不同。

传统上,将STATCOM装置的最大无功出力与当前稳态无功出力的差值定义为STATCOM装置的动态无功储备。

实际运行中,受STATCOM装置能力、故障类型、短路点远近等因素制约,即使STATCOM装置拥有足量无功储备,也存在部分容量无法完全释放的现象。传统评价STATCOM无功储备的方法已不适用。图1为STATCOM动态无功储备的三维有效性概念示意图。受装置级、系统级因素的影响,电网遭受扰动时,需要格外关注STATCOM暂态响应的有效性、方向性和延续性。

图1STATCOM动态无功储备的三维有效性

STATCOM动态无功储备有效性的概念为在各种故障形式下,STATCOM能发挥作用的无功储备。与之相对的是无效动态无功储备,即系统在遭受扰动时,STATCOM没有调用的无功储备。进一步,当STATCOM在暂态响应期间发出容性无功则为正向有效动态无功储备,反之为负向有效动态无功储备。延续性的概念是指在故障过程中及切除后,STATCOM装置均保持无功输出,而不是保护动作闭锁无功输出。

2.2STATCOM动态无功储备影响因素

2.2.1系统级影响因素

实际运行中,受装置暂态控制策略、网架拓扑结构、开机方式、负荷水平、容抗器投入、故障类型等因素的影响,STATCOM的动态无功储备是动态变化的。一般地,系统故障后,电压下降、负荷无功骤增、充电功率及离散无功补偿无功骤降,故STATCOM动态无功储备方向多为容性。图2为STATCOM输出最大容量随控制母线电压变化曲线。

X轴表示STATCOM控制母线电压(标幺值);Y轴表示STATCOM输出最大容量,Mvar。

图2STATCOM容量–电压释放特性

延伸阅读:【干货】配电系统无功补偿技术 

配电网无功补偿方案设计时应注意问题

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