动态无功补偿装置(STATCOM)在电网中应用研究-中试控股

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动态无功补偿装置(STATCOM)在电网中应用研究

时间：2008-09-24

摘要：负荷密集地区因缺乏快速动态无功支撑将面临潜在的暂态电压稳定威胁。本文介绍了新一代动态无功补偿器——静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)的作用，并介绍了大型动态无功补偿装置STATCOM在电网应用中的关键技术——接入系统方式(是否采用专用变压器接入)、接入系统电压等级，安装容量、单台大容量STATCOM和多台小容量的STATCOM(两个方案总容量相同)，等方面进行了详细的分析。
　　关键词：STATCOM;暂态稳定;电压稳定;
　　0引言
　　电压稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力[1]。一般认为，电压失稳主要由无功不足引起，而目前电网的发展使得这一问题变得更加严重。
　　基于大功率电力电子的柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)技术广泛应用于电力工业，对增强电力系统运行的稳定性和安全性、提高输电能力和用电效率、在节能及改善电能质量等方面将发挥越来越重要的作用[2]。STATCOM 作为一种典型的FACTS 装置，具有以下作用：① 当系统发生故障或突增负荷时，动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，提高电力系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，并防止因暂态电压崩溃导致的大面积恶性停电事故;② 动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限，提高交直流远距离输电能力;③ 抑制系统过电压，改善系统电压稳定性;④ 阻尼电力系统功率振荡;
　　大城市负荷中心由于暂态电压稳定的条件恶化，对动态无功补偿装置有广泛的需求，主要体现在：① 由于资源与环境等因素的限制，远方区外供电比例加大，负荷区内缺乏足够的动态电压支撑和动态无功储备;② 空调比例增加，负荷变化随机性加大，负荷事故时的调节特性变坏;③ 手动投切的补偿电容比例过大，恶化严重故障时的电压支撑能力;④ 电力电子技术的广泛应用，很多负荷对电压的灵敏度降低，不利于电压的恢复。在用户侧，如冶金、铁路牵引、化工/农药、风力发电以及有剧烈波动负荷的各个行业都需要加装动态无功补偿装置来保证对用户供电的稳定性和可靠性。
　　1负荷模型
　　电压稳定与负荷模型关系密切，感应电动机负荷是其中极为要的一类负荷模型，目前在南方区域内的电网规划和调度中，使用较多的是静态(ZIP)负荷模型，但此类负荷模型在使用中具有一定的局限性。基于对以往研究的总结，IEEE工作组，在1993[3]年和1995年[4]的两份报告中，均推荐在研究电压稳定问题时考虑一定比例的动态负荷模型。文献[5]介绍了美国1996年8月的事故仿真情况，其表明在加入了动态负荷模型后，才取得了与实际记录曲线相一致的结果，并在讨论中建议这样才是最符合电力系统实际运行情况的负荷模型，指出ZIP的不同组合也能模拟出系统的某种状态，但不适用于一般情况，文献[6]在说明了电动机负荷的各种特性后，推荐在暂态电压稳定研究时应包括动态负荷。