SVG電壓控制特性說(shuō)明

1、靜止同步補(bǔ)償器電壓調(diào)節(jié)控制特性說(shuō)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(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，又簡(jiǎn)稱為STATCOM或SVG。其輸出的容性或感性無(wú)功電流連續(xù)可調(diào)，其輸出無(wú)功電流在可運(yùn)行電壓范圍內(nèi)與系統(tǒng)電壓無(wú)關(guān)，具有良好的無(wú)功控制能力。一、SVG主要控制方式簡(jiǎn)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(wú)功補(bǔ)償裝置的控制模式主要分為如下幾種：恒無(wú)功控制模式、無(wú)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(shuō)明如下：1、恒無(wú)功控制模式通過(guò)閉環(huán)控制，使鏈?zhǔn)絊TATCOM運(yùn)行在給定無(wú)功功率狀態(tài)的控制模式

2、。此模式主要應(yīng)用于設(shè)備調(diào)試、檢修或功能特性測(cè)試時(shí)，當(dāng)特殊情況下需要手動(dòng)指定輸出無(wú)功的時(shí)候也可使用此模式。2、電壓控制模式通過(guò)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(wú)功控制模式使負(fù)荷的無(wú)功量與SVG輸出無(wú)功之差維持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)的控制方式，即總無(wú)功不超過(guò)一個(gè)定值，這個(gè)值根據(jù)系統(tǒng)要求確定，稱為調(diào)節(jié)死區(qū)。4、電壓無(wú)功聯(lián)合控制方式以上電壓控制方式和無(wú)功控制方式是控制器的基本控制模式，電壓和無(wú)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%）采用無(wú)功控制方式，以降低與電網(wǎng)的無(wú)

3、功交換，提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)損；在超過(guò)此電壓范圍時(shí)，則轉(zhuǎn)入電壓控制，用于電壓穩(wěn)定，提高風(fēng)場(chǎng)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(wú)功或電壓指令）的控制模式。當(dāng)同一風(fēng)場(chǎng)內(nèi)存在多套動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用AVC協(xié)調(diào)各套無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備輸出，AVC應(yīng)下發(fā)無(wú)功控制指令，若下發(fā)電壓控制指令，會(huì)造成不同無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出不均衡或輸出震蕩。二、SVG電壓控制說(shuō)明SVG進(jìn)行電壓控制的VI特性曲線見(jiàn)下圖1。圖中向右上方傾斜的線表示SVG輸出無(wú)功與目標(biāo)電壓的關(guān)系，SVG裝置實(shí)際運(yùn)行時(shí)，此線上的每一個(gè)點(diǎn)均代表實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的電壓與無(wú)功功率（或無(wú)功電流）。從圖中還可見(jiàn)傾斜

4、的線自下而上有多個(gè)，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(shí)設(shè)置，設(shè)置范圍一般為0.90 p.u.1.10p.u.。圖1 SVG的U/I特性圖中：額定容性電流；額定感性電流；V2 在額定容性電流時(shí)的被控電壓；V1 在額定感性電流時(shí)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：感性斜率；容性斜率?？傂甭?（+）。SVG的VI特性曲線的斜率非常重要，它是傾斜向上的，即SVG輸出感性無(wú)功時(shí)電壓升高，輸出容性時(shí)電壓降低。電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓電流特性曲線是一個(gè)向下傾斜的線，即當(dāng)帶感性負(fù)載的時(shí)候電壓降低，帶容性負(fù)載的時(shí)候電壓升高，這個(gè)斜率于系統(tǒng)短路容量相關(guān)，短

5、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(jiàn)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(shí)，SVG的實(shí)際輸出發(fā)生了變化，即系統(tǒng)電壓越高，輸出感性越大（QSVG-C），反之輸出容性越大（QSVG-A）。由以上解釋可知，SVG的特性曲線斜率越大，SVG在容量輸出范圍內(nèi)的電壓偏差將越大；反之，SVG的特性曲線斜率越小，SVG在容量輸出范圍內(nèi)的電壓偏差將越小

6、。不同SVG斜率情況參見(jiàn)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(shí)，Kslope較大，SVG輸出容性容量較小（QSVG-A），Kslope較小時(shí)，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(shí)，SVG裝置實(shí)際輸出容量計(jì)算如下（Qn為SVG額定容量）：當(dāng)設(shè)置Kslope=1%時(shí)，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(shí)，裝置輸出53.6%的容量，當(dāng)設(shè)置Kslope=1%時(shí)，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(lái)，當(dāng)設(shè)置較小的Kslo

7、pe時(shí)，會(huì)有更好的電壓控制精度。但是過(guò)小的Kslope將帶來(lái)如下問(wèn)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(duì)電壓波動(dòng)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，站內(nèi)低壓側(cè)母線（35kV側(cè)）快速頻繁變化，對(duì)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(lái)嚴(yán)重危害。3、 SVG長(zhǎng)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益；4、 SVG長(zhǎng)期在滿容性或滿感性飽和狀態(tài)下運(yùn)行，使得SVG對(duì)系統(tǒng)突發(fā)的電壓跌落或電壓突增失

8、去調(diào)節(jié)能力（例如當(dāng)系統(tǒng)電壓略低于Vref值時(shí)，SVG輸出在滿容性狀態(tài)下，若系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落，SVG將無(wú)法在此時(shí)提供突增容性無(wú)功支撐容量），失去了SVG對(duì)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控制系統(tǒng)檢測(cè)精度（一般為0.5%）的影響，預(yù)留一定安全裕度，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)SVG，建議的Kslope為2%5%。事實(shí)上，電力系統(tǒng)對(duì)于電壓調(diào)整曲線的要求也是一個(gè)范圍，而不是一條線，對(duì)于調(diào)度下達(dá)的電壓控制目標(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(shí)，大量向系統(tǒng)注入感性或容性無(wú)功，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)危害，是電網(wǎng)調(diào)度所不允許的。三、結(jié)論對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)設(shè)置合適的目標(biāo)電壓和控制斜率，目標(biāo)電壓值應(yīng)遵從上級(jí)調(diào)度指令，控制斜率推薦值在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SVG電壓調(diào)節(jié)精度的測(cè)試時(shí)，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確定的電壓控制