SVG電壓控制特性說明

1、靜止同步補(bǔ)償器電壓調(diào)節(jié)控制特性說明張皎靜止同步補(bǔ)償器 是一種由并聯(lián)接入系統(tǒng)的電壓源換流器構(gòu)成的 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，又簡稱為 STATCO或SVG其輸出的容性或感性 無功電流連續(xù)可調(diào)， 其輸出無功電流在可運(yùn)行電壓范圍內(nèi)與系統(tǒng)電壓 無關(guān)，具有良好的無功控制能力。一、SVG主要控制方式簡介靜止同步補(bǔ)償器目前廣泛用于新能源接入領(lǐng)域，用于校正功率 因數(shù)、穩(wěn)定電壓和提高風(fēng)機(jī)或光伏變流器低電壓 / 高電壓穿越能力。 靜止無功補(bǔ)償裝置的控制模式主要分為如下幾種：恒無功控制模式、 無功控制模式和電壓控制模式等基本控制模式， 主要的控制模式說明 如下：1、恒無功控制模式通過閉環(huán)控制，使鏈?zhǔn)絊TATCO運(yùn)行在給定無

2、功功率狀態(tài)的控 制模式。此模式主要應(yīng)用于設(shè)備調(diào)試、檢修或功能特性測試時，當(dāng)特 殊情況下需要手動指定輸出無功的時候也可使用此模式。2、電壓控制模式通過閉環(huán)控制，使考核點(diǎn)電壓維持在設(shè)定水平的控制模式，是SVG連續(xù)運(yùn)行控制的基本模式之一。3、無功控制模式使負(fù)荷的無功量與SVG輸出無功之差維持在一個規(guī)定的范圍內(nèi)的控制方式，即總無功不超過一個定值，這個值根據(jù)系統(tǒng)要求確定， 稱為調(diào)節(jié)死區(qū)。4、電壓無功聯(lián)合控制方式 以上電壓控制方式和無功控制方式是控制器的基本控制模式，電壓和無功可以單獨(dú)控制也可聯(lián)合控制， 或加權(quán)聯(lián)合控制。 一般采用 在調(diào)度預(yù)先確定的電壓合格范圍內(nèi)（如在設(shè)定電壓的-3%+7%或-5%+5%采

3、用無功控制方式，以降低與電網(wǎng)的無功交換，提高功率 因數(shù)，降低網(wǎng)損；在超過此電壓范圍時，則轉(zhuǎn)入電壓控制，用于電壓 穩(wěn)定，提高風(fēng)場電壓穿越能力。5、AVC控制模式AVC控制模式是SVG設(shè)備接受AVC控制指令輸出（無功或電壓 指令）的控制模式。當(dāng)同一風(fēng)場內(nèi)存在多套動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備時，應(yīng) 采用AVC協(xié)調(diào)各套無功補(bǔ)償設(shè)備輸出，AVC應(yīng)下發(fā)無功控制指令，若 下發(fā)電壓控制指令，會造成不同無功補(bǔ)償裝置輸出不均衡或輸出震 蕩。二、SVG電壓控制說明SVG進(jìn)行電壓控制的VI特性曲線見下圖1。圖中向右上方傾斜 的線表示SVG輸出無功與目標(biāo)電壓的關(guān)系，SVG裝置實(shí)際運(yùn)行時，此 線上的每一個點(diǎn)均代表實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)所對應(yīng)

4、的電壓與無功功率 （或 無功電流）。從圖中還可見傾斜的線自下而上有多個，分別代表不同 的設(shè)定電壓參考值 Vref 。 Vref 在運(yùn)行中可以實(shí)時設(shè)置，設(shè)置范圍一圖1 SVG的U/l特性圖中：l Cnom 額定容性電流；l Lnom 額定感性電流；V2 在額定容性電流時的被控電壓；V1 在額定感性電流時的被控電壓；Vref 參考電壓；SVG的電壓控制斜率可按下列公式計(jì)算：式中：slope(inductiver )slope(capacitive )感性斜率； 容性斜率?？傂甭?K slope =slope(inductiver )+Kslope (capacitive )SVG的VI特性曲線的斜

5、率非常重要，它是傾斜向上的，即SVG輸出感性無功時電壓升高， 輸出容性時電壓降低。 電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓電 流特性曲線是一個向下傾斜的線，即當(dāng)帶感性負(fù)載的時候電壓降低， 帶容性負(fù)載的時候電壓升高， 這個斜率于系統(tǒng)短路容量相關(guān)， 短路容 量越大，則特性曲線越平，短路容量越小，則特性曲線越傾斜。系統(tǒng) 特性見下圖 2 所示。圖 2 SVG 與系統(tǒng)的 VI 特性SVG曲線與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為參考電壓 Vref，系統(tǒng)曲線與SVG 曲線的交點(diǎn)就是SVG裝置的實(shí)際工作點(diǎn)。以上圖2為例，當(dāng)系統(tǒng)斜率 與SVG斜率不變的情況下，系統(tǒng)電壓發(fā)生變化（圖中三條虛線代表不 同的系統(tǒng)電壓，A電壓最高，C電壓最低）時，SVG的實(shí)際

6、輸出發(fā)生 了變化，即系統(tǒng)電壓越高，輸出感性越大（Qvg-c）,反之輸出容性越 大（ QSVG-A）。由以上解釋可知，SVG勺特性曲線斜率越大，SVG在容量輸出范 圍內(nèi)的電壓偏差將越大；反之，SVG勺特性曲線斜率越小，SVG在容 量輸出范圍內(nèi)的電壓偏差將越小。不同 SVG斜率情況參見下圖3。圖3 SVG不同斜率的工作點(diǎn)比較從圖3可知，在系統(tǒng)電壓高于Vref時，Kslope較大，SVG輸出 容性容量較小（QSvg-a） , Kslope較小時，SVG達(dá)到滿容量輸出的極限（ QSVG-C）。以Vref=112kV，實(shí)際系統(tǒng)電壓為115kV為例，當(dāng)設(shè)置Kslope=5%時，SVG裝置實(shí)際輸出容量計(jì)算如

7、下（Qn為SVG額定容量）：當(dāng)設(shè)置Kslope=1%寸，SVG裝置實(shí)際輸出容量計(jì)算如下：由以上計(jì)算得知，當(dāng)設(shè)置Kslope=5%時，裝置輸出53.6%的容量， 當(dāng)設(shè)置Kslope=1%時，裝置將100%滿容量輸出，進(jìn)入輸出飽和狀態(tài)。從以上計(jì)算看來， 當(dāng)設(shè)置較小的 Kslope 時，會有更好的電壓控 制精度。但是過小的 Kslope 將帶來如下問題：1、由于系統(tǒng)電壓的極小幅度（如1%變化，都將使SVG裝置進(jìn)入滿容量運(yùn)行的飽和狀態(tài)，則在多數(shù)情況下，SVG失去了對電壓波動進(jìn)行抑制的能力；2、若系統(tǒng)電壓在設(shè)定電壓 Vref上下小幅度變化，則SVG裝置 將快速頻繁在滿容性飽和輸出到滿感性飽和輸出之間震蕩

8、， 站內(nèi)低壓側(cè)母線（35kV側(cè)）快速頻繁變化，對系統(tǒng)穩(wěn)定性 和站內(nèi)其他裝置的安全可靠運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害。3、SVG長期在滿容性或滿感性狀態(tài)下運(yùn)行，造成SVG裝置損耗 增加，降低了風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)效益；4、SVG長期在滿容性或滿感性飽和狀態(tài)下運(yùn)行，使得SVG對系 統(tǒng)突發(fā)的電壓跌落或電壓突增失去調(diào)節(jié)能力 （例如當(dāng)系統(tǒng)電 壓略低于Vref值時，SVG輸出在滿容性狀態(tài)下，若系統(tǒng)出 現(xiàn)電壓跌落，SVG各無法在此時提供突增容性無功支撐容 量），失去了 SVG對低電壓和高電壓穿越能力提供支持的作 用。由于以上原因，SVG的Kslope不應(yīng)為0,考慮到系統(tǒng)PT精度（一 般為0.5%）和SVG空制系統(tǒng)檢測精度（一般為0

9、.5%）的影響，預(yù)留 一定安全裕度，對于風(fēng)電場 SVG建議的Kslope為2%5%事實(shí)上，電力系統(tǒng)對于電壓調(diào)整曲線的要求也是一個范圍，而 不是一條線,對于調(diào)度下達(dá)的電壓空制目標(biāo), 一般在目標(biāo)值的 -3%+5% 范圍內(nèi)均認(rèn)為是合格電壓范圍（以110kV母線為例，調(diào)度下發(fā)112kV, 則在108kV118kV范圍內(nèi)均認(rèn)為合格），在電壓位于合格區(qū)間時，大 量向系統(tǒng)注入感性或容性無功, 將會對系統(tǒng)帶來危害, 是電網(wǎng)調(diào)度所 不允許的。三、結(jié)論對于風(fēng)電場用無功補(bǔ)償設(shè)備,進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)時,應(yīng)設(shè)置合適的 目標(biāo)電壓和空制斜率, 目標(biāo)電壓值應(yīng)遵從上級調(diào)度指令, 空制斜率推 薦值在2%-5%確保SVG以及站內(nèi)風(fēng)機(jī)變流器的安全可靠運(yùn)行。進(jìn)行SVGfe壓調(diào)節(jié)精度的測試時，目標(biāo)值不應(yīng)是設(shè)定的參考電 壓 Vref ，而是根據(jù) Vref 和設(shè)定斜率 Kslope 確定的電壓空制曲