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1、王讳磕晓菠，龠翘峰，晦陈；动态戈功S T A T C O M 装置在上海电弼中的应用 ( 3 ) 利用黑启动系判试验取得的成果，制定合理的上海电f 1 日黑启动恢复卡，进行相关运行人员的培讪 _ 工作。并且，根据翔浆螗变化。定期滚动修改上海电网的黑启动方案。 动态无功S T A T C O M 装置在上海电网中的应用 上海市电力公司调度通信中心王伟凌晓波俞旭峰 上海交通大学电予信息与电气工程学院胨陈 l 上海电网的负荷特点 ( 1 ) 煮调负荷占的比率大，选4 0 “左右。电网故障后，电匪越低空调的启动电流越大，吸收的无功也 成倍增大，引趁电压的进一步下降，对电嘲豹电压恢复构成严重威胁 ( 2
2、 ) 电网中工业电动机马达负荷占的比率也不小，如母线电压能恢复拦8 0 “额定以上，1 6 倍以上起 动转矩倍数的马达可恢复运行，但起动电流较大，对无功的需求也大 ( 3 ) 电网事故低电压畦，电动机马达负荷易引起 氐电压释放，对电力公司及工农韭生产都是一种损 先，但对薄弱电网提高系统安全稳定水平却有益无害以往上海电网多次事故所引发的低电压负荷释放 现象表明：若母线电压低于0 8 标幺值，则释放的负荷大致为总负荷的3 0 “左右；大部分装有接触器的马 达负荷在暂态低电蘸时将释放，仪装有低压开关或自动开关赞马达负荷在暂态低电压时不会释放。 ( 4 ) 电网中恒阻抗负荷如容性并联补偿装置量大，在电
3、压降低时发出的无功成平方关系下降，会进一 步恶化系统的电压情况。 2 上海电弱的无功平衡特点 ( 1 ) 上海电网是典型的受端电网，随着用电负荷和受电比率( 已达总用电负荷的3 5 以上) 的不断增 长，电网内缺乏动态无功电源支撑丑趋明照。 ( 2 ) 2 0 0 5 年开始，受短路容量的限制，上海5 0 0k Vj 鞋环网在滔泾实施解环运行2 2 0k V 电网分为七 片运行，各分区电网的电压支撑能力和联络能力进一步减弱2 0 0 6 年上海电网分层分区运行情况见图1 。 ( 3 ) 从2 0 0 6 年无功储备情况看，上海电弼静、动 态无功储备均缺乏，且各个分酝电网贫富不均，容易 诱发电压
4、稳定问题。具体分析如下： 1 ) 扬行分区无功总配置系数K 值及容性无功 补偿整分别达到1 4 1 和0 7 3 ，该分区无功裙对亮 足，且有足够的动态无功储备，可满足分区无功平衡 的需要。 2 ) 黄渡分区无功总配置系数K 值及窑性无功 补偿度分别达到0 8 5 和0 7 5 ，虽然夏季高峰期间窑 性无功补偿度基本满足运行要求，但由于该分区缺 乏动态无功支撑，无功总配置系数K 值远满足不了 1 2 0 的运行要求。 3 ) 汹泾分区无功总配置装数K 值我容性无功 越12 0 0 6 年廑上捧电糟癸| 基承意翻 补偿度分别达到1 0 7 和0 7 8 ，该分区如能充分利用5 0 0k V 溜泾
5、变电嫡中无功设备的诫节作用静态无 功基本能满足运行要求，但由于分区内只有吴泾= 厂两台6 0 0M W 机组，动态无功不足问题已显现，对该 分区增加动态无功补搂装置已迫在眉睫。 4 ) 南桥分区无功总配置系数K 值及容性无功补偿度分别达到1 2 3 和0 7 3 ，该分区静态无功基本挠 满足运行燮求，但高峰时候闶行电厂和吴泾电厂平均发电力冰降至0 9 0 左右、金山自备电厂发电力率已 在0 8 0 以下运行，该分区动态元功储备酋显不足。此外，葛南直流一垦发生双扳辩镂对南桥分区无功平 衡电有一定的不利影响。 一7 3 圭霉需鼍争委柔茎叁2 0 0 6 年学术年会论文集( 电力系统专委奢) 5 )
6、 杨高分嚣与颓路分区解环前，两分遁无功蕊玩置系数K 值及容性无功补傣度分别达到1 4 5 和0 7 7 ，可满足分区无功平衡的需要。但随着扬高分区和顾路分区的解环运行，杨高分区动态无功支撑明显 不足 ( 4 ) 5 0 0k V 母线或联变的故障、直流大功率送电时突然闭锁噬及辨高桥二，9 0 0M W 机组的突然停 运等，均有可能诱发类似美加大停电的事故，造成上海电网电压稳定性的破坏。 3 动态无功S T A T C O M 装置在黄渡分区的应用 ( 1 ) 黄渡分区安装动态无功S T A T C O M 暮蔓的越要性 黄渡分区2 2 0k V 电网集中了很大比重和容量的负荷( 2 0 0 5
7、 年夏攀最高用电负荷为21 8 2M W 占全 市总用电负荷的1 3 跖) ，仅通过4 台7 5 0M w 的5 0 0k V 联变与5 0 0k V 主网架相连黄渡分区晦仅有l 台1 2M W 机组，发电电罪与用电负荷对比可以忽略不计。黄渡分区内的2 2 0k V 翘架结构是双黄渡为中 心，向嘉宠、武威、青浦、于田4 个2 2 0k V 终端站以及西郊中心变电站供电。黄渡、嘉定、武威、青浦、予田 S 个站的用电负荷约占黄渡分逸总用电负荷的3 8 蹦，通过2 2 0k V 西郊中心站义向古北、广场、泸寇、华 山、恒丰、会文和万航7 个站供电。 无功电源规划的原则以就地平衡为优，系统要宥足够的可
8、控容量。以防止电聪不稳定或电压崩溃，根 据瓣架情况爰现有的无功配嚣，黄渡分遥应在黄渡和西郊站2 个关键点排装无功扑偿装置，尤其是装设 快速、灵播舶无功补偿装置。静止无功发生器( S t a t i cS y n c h r o n o u sC o m p e n s a t e r ) 是针对受端电网欢麓动 态无功电压支撑i f i i 配置的动瓣无功装置，简称S T A T C O M 装置。S T A T C O M 装置在系统故障或负荷宪 增时，能动态提供无功电压支撑，防止系统发生电压崩溃，同酣减少因低电压薅释放的负荷数量。S t A T C O M 装置安装在黄渡站对黄渡2 2 0k
9、 V 电压支撑较有利，安装在西郊站对西郊2 2 0k V 电压支撑较有利， 为了尽可能避免甩负荷，更大程度地改善黄渡分区整体电压水平，S T A T C O M 装置应配置在西郊站。 ( 2 ) S T A T c o M 的基本模型 S T A T C O M 装置分别采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种娄型，直流侧分别采用的是电容和 电感这两种不同的储能元件。对于电压捌桥式电路，还需在交流侧串联上电抗器才可以并人电网。电抗 器一方面可以减少拼式电路输出电压中的谐波含量，另一方面可以使桥式电路辕出电压幅僮_ 稚电网棚匹 配。S T A T C O M 在正常工作时是将装置并联在电阁上，通过
10、调节电力半导体开关的通断，从而改变交流 侧与电网同频率的输出电压的幅值和相位，使该电路吸收或发出满足要求的无功功率，来实现无功补偿 的县的。 S T A T C O M 装置工作原理可以用图2 所示 的等效电路来说明。电网电压和S T A T C O M 的 交流电藤分舅翔楣燕n 和U l 表示，j x 和R 分剐 表示线路电抗和电阻，则i x 和R 上的总电压降 落U L 即U 和U J 的相量差，而流过它们的电流就 _ 、厂J 诅 田2S T A T C O M 装置与系统连接圉 是S T A T C O M 从电两吸收的电流j 。鹾此，改变电压U f 的幡值聂相对于甄的相位就可以控制S
11、t A T c o M 从电网吸收电流的幅值和相位，也就是控制了其吸收无功功率的性质和大小 分析可知，S T A T C O M 共有四种工作状态，分别如图3 所示 铃g 啪产 O Q O 。Q o 冒3S T A T C O M 装置下撵原理罔 由手电力系统的非线性鞠负荷参数的不确定性，F A C T S 控制器必须具有很强的自适应性，迄今还没有 一种控制策略可以从根本上解决所有问题。常规的P I 控制难于找到一个在全局范围内均适用的优化的调 一7 4 王讳，凌晚瘦，龠旭峰，I 末璩：动态茏功S T A T C O M 装置在上海电两中的疵用 节器参数。图4 为恒无功功率P I 控制和恒电压
12、P I 控制框图。其它控制方式还有V Q 控制法模糊控制等。 ( 1 ) 僵无功功率秭瞧电援 图4P I 拄制晕略框图 ( 3 ) 钟真计算条件 1 ) I P _ X2 0 0 5 年上海电弼为对象；采用德国西门子公司的N E T O M A C 仿真软件和电科院P S A S P 软 件；发电机采用恒定模型l 负荷采用恒照抗、恒功率与电动机不同综合模型；计算步长1m s 。 2 ) s T A T c O M 装置采用四重化，单棚全挢电源逆变器的电路结构，利用星三角连接变压器消除谐波 的电路，控制策略采用维持电压恒定的P I 控制模型，框图如图4 ( b ) ，参数K 。= 0 0 0 2
13、 ，K 。一5 ，X k 一 6 5 f l ，U 吖一1 0 3 ) 电动机模蛩； 小型电动视参数：R t ；0 0 3 1 X s 一0 1 ，墨一3 2 ，R ，一0 0 1 8 ，X ，一0 1 8 ，H 一0 7 L F 。= 0 6 大型电劫机参数 1 L o 0 1 3 ，X s 一0 0 6 7 ，X 。一3 8 ，Rr - - 0 0 0 9 ，嚣= 0 1 7 ，H = 1 5 ，肼= 0 8 。 ( 哇) 西零站安装土5 0 M v a rS T A T C O M 暮王的诈甩 1 ) S T A T C O M 装置的暂态作用。在事故或负荷突增时，S T A T C O
14、 M 装置能提高扰动后的最低电鹾 和稳态电压，缩短系统电压恢复时间，对黄渡分区能起到动态光功电压支撵作用。从仿真计算结果看，西 郊站振荡最低电压平均升亮5 7 9 ，稳态电压平均舟高2 0 3 ；在事故竣负荷突增耐，电压恢复至0 8 标 么值的时间分别缩髓1 9 0m s 与8 0m s 。 2 ) S T A T C O M 蓑重的稳态作用从实际调节作用看，S T A T C O M 装置的调节能力最大影响2 2 0 k V 、1 1 0k V 、3 5k V 1 0k V 母线稳态电压幅度分男日为l ，3 6 蟛、5 5 5 鲥、6 7 8 、2 1 s 蜗，对西郊她逸电压及 西郊站负荷力
15、率的控翩效果明显。 3 ) S T A T C O M 幕王的经济效益从仿真计算结果看S T A T C O M 裴置的投遣，在事故时至少可减 少甩负荷1 9 0M w 左右；翔时，两郊婊内S T A T C O M 装置与电容器协涮控剩下，黄渡分区线损率至少封 降低5 左右，每月平均节损1 2 0 万k W h 左右，若以0 5 0 元k W h 计，则每年可增加7 2 0 万粥利润 ( 5 ) 西郊站士5 0 - M v a rS T A T c O M 装置的控制功能。 酉郊站5 0 M v a rS T A T C O M 装置设甘时考虑了3 种运符方式，分别是开环诵试运行方式，檀无功
16、运 行方式与电压稳定落行方式。开环调试方式仅供逡行前调试用，在正常运行时将被屏蔽西郊S T A T - C O M 装景正常运行方式原则上采用电压稳定运行方式，恒无功运行方式原则上于春秋季辍负荷且系统 电压偏高时采用。 西郊站5 0 M v a rS T A T C O M 装景具有无功无级谪节、恒电压的稳态与暂态控制、恒功率的稳态与暂 态控制，动态响应以及与电容器的协调控制等功能动态响应时间基本控制在3 0 m s 以内，控制策略、动态 响应速度坶能满足电嘲运行的要衷。具体如下： 1 ) 恒无功运行方式稳态过程时S T A T C O M 装置将输出恒定的无功功率Q R ，无功出力目标值呶 可以根据需要在额定容性无功功率到额盘感性无功功率之间设定，即可根据需要在+ 5 0 一5 0M v a r 之 赫设定。 暂态过程时S T A T C O M 装置将对2 2 0k V 母线电压值和下
