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清华大学学报(自然科学版)  2014, Vol. 54 Issue (1): 109-113    
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35 kV链式STATCOM及其应用
赵香花,宋强,刘文华()
 
35 kV cascaded STATCOM and its Application
Xianghua ZHAO,Qiang SONG,Wenhua LIU()
State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipment, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(1314 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)       背景资料
文章导读  
摘要 

35 kV/8 Mvar链式直挂STATCOM已研制完成并投入运行,采用星型接线和自励启动。该装置的各链节采用自取电及互取电技术,可在单个链节故障时自动旁路从而实现了不停电(N-1)运行; 整个STATCOM采用了综合优化载波移相PWM、 分相瞬时电流控制和基于电压差值的直流电压平衡的控制方法,实现了动态无功输出; 为满足变电站功率因数考核要求,该STATCOM装置还采用了与变电站VQC系统协调控制的策略。经实际测试,装置效率可达99%以上,链节间直流电压的不平衡度在3.3%以下; 在系统电压跌落时STATCOM的无功输出响应时间小于 10 ms, 可有效支撑系统电压; 能较好地与VQC系统协调运行,实现了功率因数稳定控制。试验结果及现场运行数据表明该链式STATCOM的各项性能指标都达到了预期的目标。

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赵香花
宋强
刘文华
关键词 链式35 kV STATCOM瞬时电流控制互取电    
Abstract

A 35 kV/8 Mvar cascaded transformerless static synchronous compensator (STATCOM) has been developed as a star configuration with self-excitation. With multiple power supplies, each unit can be automatically bypassed when a fault occurs to implement (N-1) uninterrupted operation. The compensation uses the optimized carrier phase-shift PWM method, instantaneous current control and a capacitor balancing strategy based on the voltage difference to give fast dynamic reactive power compensation. The STATCOM also coordinates with the voltage and reactive power control (VQC) system. Tests show that the STATCOM efficiency reaches 99%, the degree of unbalance among units is not greater than 3.3%, and the response time is below 10 ms when a voltage sag is detected which maintains the power system. The power factor is also related to the coordination between the STATCOM and VQC systems. Experimental data and field operation results both show that the excellent performance of the transformerless 35 kV/8 Mvar STATCOM as a new solution for voltage and reactive power control in substations.

Key wordscascade    35 kV STATCOM    instantaneous current control    mutual supply
收稿日期: 2012-10-15      出版日期: 2015-04-16
ZTFLH:     
基金资助: 
引用本文:   
赵香花, 宋强, 刘文华. 35 kV链式STATCOM及其应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(1): 109-113.
Xianghua ZHAO, Qiang SONG, Wenhua LIU. 35 kV cascaded STATCOM and its Application. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2014, 54(1): 109-113.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2014/V54/I1/109
  35 kV/8 Mvar 链式STATCOM的构成图
参数名称 参数值 说明
额定换流链电压 20.2 kV 额定相电压
最大换流链电压 27.5 kV 21个链节同时运行
链节过电压保护 2.4 kV 直流保护门限
每相链节数 21 一个冗余
IGBT规格 3 300 V/200 A FF200R33KF2C
每相连接电抗器 58.5 mH 取额定的12%, 铁心
直流电容器 2 400 V/650 μF 按30%的电压波动选取
单链节直流电压 1 520 V 按额定容性工况选取
开关频率 275 Hz 载波移相的三角波频率
额定输出电流 132 A 在额定电压下
输出限流值 165 A 允许1.2倍过载
过电流保护值 240 A 瞬时值动作
换流链估计总损耗 65 kW 275 Hz, 额定容性工况
  IGBT换流链的主要参数
  链式STATCOM单相等效电路
  星接链式STATCOM控制框图
  链节自取电与互取电原理图
U220/kV 变电所高压侧功率因数要求
>236 0.95≥COSφ≥0.90
(233,236] 0.97≥COSφ≥0.94
(223,233] 1.00>COSφ≥0.95
(220,223] 1.00>COSφ≥0.96
<220 1.00>COSφ≥0.97
  负荷功率因数考核范围
输出容
量/Mvar
链节直流电压极值/V 最大偏
差/%
A相 B相 C相
最小 最大 最小 最大 最小 最大
+1.0 1 507 1 529 1 495 1 518 1 484 1 529 1.44
+4.0 1 507 1 529 1 495 1 551 1 473 1 518 1.56
+8.0 1 529 1 619 1 507 1 563 1 518 1 585 2.97
-1.0 1 518 1 551 1 529 1 574 1 507 1 574 2.11
-4.0 1 461 1 507 1 495 1 541 1 473 1 529 2.25
-8.0 1 394 1 473 1 440 1 507 1 394 1 484 3.24
  各链节直流电压极值和相内偏差
输出容量/Mvar 链节直流电压平均值/V 偏差/%
A相 B相 C相
+1.0 1 513 1 510 1 507 0.22
+4.0 1 520 1 528 1 512 0.74
+8.0 1 572 1 544 1 553 1.02
-1.0 1 535 1 547 1 542 0.38
-4.0 1 494 1 522 1 495 1.22
-8.0 1 427 1 468 1 437 1.65
  各相直流电压平均值和相间偏差
阶跃设定 实测无功/Mvar 响应时间/ms
响应前 响应后
-1.0到-8.0 Mvar -1.02 -7.86 0.35
+1.0到+8.0 Mvar 1.02 8.06 1.05
-8.0到+8.0 Mvar -7.86 8.05 1.25
+8.0到-8.0 Mvar 8.07 -7.86 0.93
  恒无功阶跃响应时间
  -8.0到+8.0 Mvar阶跃时的电流电压波形
  电压跌落时系统电压和输出无功电流波形
测试 动作前 动作后 测试结果
投入电容器 高压侧功率因数设定0.95~0.98, 实测功率因数0.975, STATCOM输出+3.7 Mvar。 实测系统的功率因数0.979, STATCOM输出-7.1 Mvar。 装置由容性工况转为感性工况,以抵消电容器组的无功,满足功率因数控制要求。
退出电容器 高压侧功率因数设定0.97~0.99, 实测功率因数0.974, STATCOM输出-7.8 Mvar。 实测系统的功率因数0.971, STATCOM输出-0.5 Mvar。 装置减小感性无功输出,以消除电容器组切除导致的功率因数偏低情况,满足功率因数控制要求。
  电容投切时STATCOM控制功率因数
[1] PENG Fangzheng, LAI Jihsheng. Dynamic performance and control of a static var generator using cascade multilevel inverters [J]. IEEE Transactions on industry applications, 1997, 33(3): 748-754.
[2] Han C, Huang A Q, Baran M E, et al.STATCOM impact study on the integration of a large wind farm into a weak loop power system[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2008, 23(1): 226-233.
[3] 刘文华, 宋强, 滕乐天, 等. 基于集成门极换向晶闸管与链式逆变器的50 Mvar静止同步补偿器[J]. 中国电机工程学报, 2008, 28(15): 55-60. LIU Wenhua, SONG Qiang, TENG Letian, et al.±50 Mvar STATCOM based on chain circuit employing IGCT's[J]. Proceeding of CSEE, 2008, 28(15): 55-60. (in Chinese)
[4] 杨程, 李旷, 张海涛, 等. ±200 Mvar链式静止补偿器STATCOM的主电路联接型式分析[J]. 电气技术, 2011(12): 46-49. YANG Cheng, LI Kuang, ZHANG Haitao, et al.The main circuit's connection mode of ±200Mvar chained STATCOM[J]. Electrical Engineering, 2011(12): 46-49. (in Chinese)
[5] 王敏, 陈晓宇, 刘文华. 动态无功补偿在浙江电网应用的可行性研究 [C]// 浙江省电力学会. 2009年浙江电力科学发展论文集. 北京: 电力出版社, 2010: 10-14.
[6] 蔡重凯, 王敏, 陈晓宇, 等. 220 kV变电所35 kV链式STATCOM装置的现场试验 [C]// 西安高压电器研究院. 2011输变电年会论文集. 西安: 西安高压电器研究, 2011: 119-123.
[7] 黄剑. 南方电网±200 Mvar静止同步补偿装置工程实践[J]. 南方电网技术, 2012, 6(2): 14-20. HUANG Jian. The engineering practice of±200 Mvar STATCOM in China southern power grid[J]. Southern Power System Technology, 2012, 6(2): 14-22. (in Chinese)
[8] SONG Qiang, LIU Wehhua, YUAN Zhichang. Multilevel optimal modulation and dynamic control strategies for STATCOMs using cascaded multilevel inverters[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, 22(3): 1937-1946.
[9] 袁志昌, 宋强, 刘文华. 规则采样对载波移相SPWM输出基波相位滞后的影响[J]. 电工技术学报, 2010, 25(11): 107-112. YUAN Zhichang, SONG Qiang, LIU Wenhua. The effect of regulated sampling on phase delay of phase-shift SPWM output[J]. Transaction of China Electrotechnical Society, 2010, 25(11): 107-112. (in Chinese)
[10] SONG Qiang, LIU Wenhua. Control of a cascade STATCOM with star configuration under unbalanced conditions[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2009, 24(1): 45-58.
[11] 魏文辉, 刘文华, 腾乐天, 等. 大容量链式STATCOM的基频优化PWM控制[J]. 清华大学学报: 自然科学报, 2004, 44(10): 1306-1309. WEI Wenhui, LIU Wenhua, SONG Qiang, et al.Fundamental frequency optimal PWM control for high-powered STATCOM employing cascaded multilevel inverters[J]. Journal Tsinghua University: Sci & Technol, 2004, 44(10): 1306-1309. (in Chinese)
[12] Barrena J A, Marroyo L, Vidal M, et al.Individual voltage balancing strategy for PWM cascaded H-bridge converter-based STATCOM[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55: 21-29.
[1] 刘荣华, 魏加华, 翁燕章, 王光谦, 唐爽. HydroMP:基于云计算的水动力学建模及计算服务平台[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 575-583.
[2] 张晶, 黄京华, 黎波, 严威. 新浪企业微博口碑传播的实证研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 649-654.
[3] 潘文卿, 吴添. 基于FC模型的产业转移的福利效应三地区理论模型[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 672-677.
[4] 宫琴, 黎婷婷, 刘帅. 一种基于声卡的CAPs检测系统的研制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 678-684.
[5] 杨汉波, 吕华芳, 胡庆芳, 雷慧闽, 杨大文. 华北平原的大气逆辐射参数化方法比较[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 590-595.
[6] 曹欣荣, 刘蕾, 蔡东阳, 郭鹏, 唐劲天. 心冲击图特征统计及其医学诊断应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 633-637.
[7] 何平, 吴添, 姜磊, 伍良杰. 投资者情绪与个股波动关系的微观检验[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 655-663.
[8] 徐悟, 于清, 尧国皇. 初应力对钢管混凝土叠合柱轴压性能影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 556-562.
[9] 魏亚, 姚湘杰. 约束状态下混凝土拉伸徐变模型[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 563-567.
[10] 龙奋杰, 龙振兴, 王萧濛. 产权约束对景气市场住房报价的影响——基于Stein模型的改进与数值模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 596-601.
[11] 杨宏伟, 王昊宇, 刘云霞, 刘文君, 杨少霞. O3-BAC工艺对含溴水体消毒副产物生成势的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 607-612.
[12] 林朋飞, 张晓健, 陈超, 汪隽. 含钼废水处理及饮用水应急处理技术及工艺[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 613-618.
[13] 闵琪, 段远源, 王晓东. 格子Boltzmann模型结合MPR方程模拟流体饱和气液密度[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 619-623.
[14] 郝琛, 李富, 郭炯. 球床式高温气冷堆球流混流的模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 624-628.
[15] 江锋, 庄子威, 张振中, 尉继英. 用于HEPA滤料效率检测的蒸发冷凝技术[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(5): 629-632.
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