的并联补偿提高电压稳定使用静态同步补偿器(STATCOM)在电力系统各种故障

Shervin Samimian德黑兰的¹,Peyman Salmanpour Bandaghiri²
科技大学学生,Amirkabir德黑兰理工,伊朗

文摘

介绍了模拟使用STATCOM补偿ofa14-bus系统通过应用错误,看电压补偿器的影响公交车。系统的电压稳定影响系统的无功功率极限。事实设备提高系统中的无功功率流从而提高电压稳定性。本文探讨了STATCOM对静态电压稳定的影响。IEEE-14公交系统被用来演示STATCOM的能力在提高电压稳定裕度。这些事实控制器有助于提高负载能力的权力网络。模型凌&执行模拟使用MATLAB模拟电力系统块组进行评估。

关键字

事实,STATCOM电压稳定、应用错误。

介绍

放松管制的电力市场在世界范围内,有很多市场参与者试图从事电力买卖业务。突然增加的需求和权力交接影响峰值电压安全。在一些事件中,电压崩溃负责故障。电压不稳定的一个主要原因是无功功率不平衡系统中[1]。这直接影响总线在电力网络的负载能力。为了防止电压崩溃时系统方法负载能力限制,当地无功功率支持可以立即提供救济和提高静态电压稳定。电力系统的渐进变化导致无功功率不足导致减少功率稳定。增加功率流,有相应的减少在总线电压。进一步提高加载导致缺乏无功功率。之后,进一步增加有功功率转移导致电压值快速下降的汽车。 As the critical point is reached, heavy reactive power losses lead to a high voltage drop and there voltage collapse takes place. To prevent the system, reaching this state is to augment reactive power support or cut-off reactive power demand[2]. This phenomenon sometimes leads to major black-out [3].One of the methods to overcome this problem is to place reactive power support on the weakest bus 9 bus having lowest margin or near the collapse point.

静态同步补偿器(STATCOMs)是柔性交流输电系统的一部分(事实)设备的家庭。他们的主要目的是提供一个快速,准确,可调的无功功率的交流电力系统相连。STATCOMs做到这一点通过调整大小和极性(阶段)的活性成分通过他们的交流侧电流。这使得STATCOMs控制的数量和流向与交流电源系统交换的无功功率。

固态功率补偿器的最新方法是基于self-commutated转换器使用组件和电流屏蔽功能。这样的薪酬体系是静态同步补偿器的等效,因此术语STATCOM[4](静态同步补偿器)。STATCOM能提供快速的电容和电感补偿和能够控制其输出电流独立于交流系统电压(与SVC,只能供应减少输出电流与系统电压下降)。补偿器的这一特性使其在提高暂态稳定高效。因此STATCOM系统与GTO晶体闸流管最初被用于改善灵活性和可靠性的能量传播事实(灵活交流输电系统)应用程序[5],[6]。矩形脉冲断开的开关频率必须保持低,基本频率切换的控制和多阶段配置使用形成了以减少谐波的生产。STATCOMs关注电能质量改善的最新应用程序在分销网络水平。文献中给出一些例子是减少闪烁,电压控制和平衡单相负载[7],[8]。这些都是系统的小功率IGBT或IGCT技术可以应用与PWM控制允许快速交换。

虽然利用STATCOMs的可能性减少供应网络负载扰动的影响已经被证明在实践中,仍有湖的信息的复杂的补偿效果和评估方法系统选择和它的控制对于一个给定的网络。STATCOMs可用于电压补偿在接收机端交流输电线路,从而取代银行的并联电容器。当用于此目的,STATCOMs提供许多优势银行并联电容器,如更紧的控制电压的补偿在接收机端交流输电线路和线增加稳定在负载变化。STATCOMs也常用的动态功率因数校正(即。,dynamic reactive power compensation) in industrial plants operating with large random peaks of reactive power demand. STATCOMs increase the power factor of the plant, minimize the voltage fluctuations at the plant input (which prevents damage to the equipment), and reduce the plant’s operating costs.

本文研究拓扑和可靠性指标的意义通过applyingthem案例研究的描述thetransmission网络系统的健壮性和弹性性质的IEEE 14(电器和电子工程师协会)总线(美国电力系统aportion) [9]。

STATCOM的基本配置

STATCOM的分流装置。它应该能够调节abusto它连接的电压。STATCOM的工作原理在这种模式被称为STATCOM电压控制模式。在其最基本的形式,STATCOM配置由VSC adcenergy存储设备;耦合变压器连接在并联交流系统,和相关的控制电路。图1显示了STATCOM的基本配置。万顺昌将存储设备的直流电压转换成一组三相交流输出电压。这些电压阶段,加上交流系统通过耦合变压器的电抗。适当调整STATCOM输出电压的相位和大小灰黄色的活跃的有效控制和无功功率交流已经恢复情况解决方案基于STATCOM与交流系统。VSC连接在并联交流系统提供了一种多功能性的拓扑结构可用于三个截然不同的目的:

一个¯·Voltageregulationandcompensationof reactivepower。

一个¯·Correctionofpowerfactor。

一个¯·消除谐波电流。

如图1所示,STATCOM由耦合变压器,电压basedinverter和直流储能元件。如果它是一个相当小的电容器,能源storageelement只能参与与STATCOM无功功率交换。如果anaccumulator或另一个直流电压的资源用于DC电容器,energystorage元素可以参与活动与transmissionsystem和无功功率交换。输出的电压幅值和相角的STATCOM可以改变。交流输出电压的振幅可以控制变频器的基本组件V0 = maVdc。在这里,马是调制指数[10 - 12]。

vi图形的STATCOM在不停的运转条件下给出了图2。Thegraphic显示电力系统提供电感和电容流动inregular间隔。

的振幅值流从逆变器线可以用下面的方程(1)计算:

whereXis耦合变压器的漏抗。相互交换的无功功率可以表示方程(2)如下:

如果系统中的逆变器输出电压超出交流系统电压相比,theinverter将提供从DC电容器有功功率交流系统。如果逆变器系统中outputvoltage背后相比,交流系统电压,逆变器将extractactive交流系统。有功功率交换的数量不断rathersmall。活跃的交流电压逆变器和交流系统可以calculatedwith下面的方程(3):

STATCOM的原则

STATCOM是抑制电压变化和控制无功功率与系统电压相位。它可以补偿电感和电容电流线性,不断的。图3显示了矢量图基本频率的电容和电感模式和过渡状态从电容电感,反之亦然。终端电压(通风装置)等于逆变器电压之和(VVSC)和通过耦合变压器的电压无功六世两个电容和电感模式。这意味着如果STATCOM的输出电压(VVSC)与总线终端电压相位(通风装置)和VVSC大于通风装置,STATCOM为系统提供无功功率。如果VVSC小于通风装置,STATCOM从电网吸收无功功率。通风装置和VVSC有相同的阶段,但实际上他们有一个小的相位差组件变压器绕组和逆变器开关的损失,所以从系统吸收一些实权。

图3是STATCOM矢量图,显示逆变器输出电压VI,系统电压VT,无功电压六世和线电流与大小和δ相关联。图3 a和b解释VI和VT产生电容或者电感力量通过控制逆变器输出电压VI级的阶段。图3 c和d显示STATCOM产生或吸收实权和粘合有阶段±δ。从电感电容模式的转变发生时收取角δ从零到一个负值。有功功率转移的AC DC电容器终端,使得直流环节电压上升。活跃的和无功功率可以由下列方程表示:

图3。STATCOM Vectordiagram;(一)电容式模式,(b)感应模式,(c)有功功率释放和(d)有功功率吸收。

STATCOM是一个电压源逆变器的直流输入电压转换成交流输出电压的调节活动和系统中无功功率。交流电压控制级和阶段。它可以交换有功功率是否添加直流侧能量来源。

STATCOM表示为电压源的全部操作,使一个更好的电压支持。的功率流方程

利用这些方程,线性化STATCOM模型下,电压VVR和δVRphase角作为状态变量。

仿真结果

单线图的IEEE 14总线测试系统描述了微型计算机体积很小。组成五同步机,包括三个同步补偿器仅用于无功功率支持。行数据检查系统提供了表1所示。

图7、图总线电压IEEE 14的公交系统,当系统错误,没有STATCOM显示。可以看到电压和振荡阻尼是强大的,需要很长时间才能达到稳态值。图7、图公车voltagewhen STATCOM的系统误差。可以看到STATCOM与真正的权力能力可以非常有效地阻尼电力系统振荡和电压波动减少。

结论

本文提出的STATCOM提高静态电压的公交车。STATCOM为更高的无功功率支持提供了一个更快的响应时间,但很贵。它已经表明,STATCOM与实际powercapability可以非常有效地阻尼systemoscillations力量。SVC,另一方面,是一个更便宜的替代品相对较长的响应时间。基础,但作为电容器无功功率支持总线大幅下降时的错。因此,STATCOM提供了一个健壮的选项。因此比较表明STATCOM适用于静态以及动态电压恢复(即。,STATCOM提供更好的性能在调节系统的电压稳定)。

引用

塔勒布,m .•S.M.T. Bathace, 2004年5月,“SVC的影响和TCSC控制策略对静态电压崩溃现象”,IEEE,南东场骗局161 - 168页。
ArthitSode-yome, NadarajkMithilananthan KwangY。李,“静态电压稳定裕度增强使用STATCOM, TCSC, SSSC”, IEEE / PES输配电会展,亚洲和太平洋地区,2005年,大连中国。
r . Natesan和g Radman, 2004,“STATCOM的影响,SSSC和UPFC对电压稳定”,进行系统的理论thirtysixth东南部研讨会,页546 - 550。
r . Mineski r . Pawelek Wasiak,“并联补偿电能质量改善使用STATCOM控制器:建模与仿真,“IEEE proc。上一代,输电和配电,151卷,2004年3月2号。
森Matsuno,长谷川k, t .吴建,武田,m .濑户m .村上春树和石黑浩F。,“Development of a large static var generator using self-commutated inverters for improving power system stability”, IEEE Trans. Power Syst., 1993, Vol. 8, No. 1,pp. 371-377.
歌,Y.H.,and Johns, A.T., “Flexible Ac transmission systems (FACTS)”, IEEE London 1999.
湿草地,G。,“Power quality enhancement using custom power device”, Kluwer Academic Publishers, Boston 2002.
森株式会社”,STATCOM静态同步补偿器:建模和应用程序”,IEEE反式。功率输出,2卷,第1183 - 1177页,1999年2月。
IEEE 14总线数据可以找到:http://www.ee.washington.edu/research/pstca/
Deniz E, Tuncer年代,Gencoglu太,“STATCOM ileIletimHatlarindaReaktifGucKompanzasyonu”,情绪。EnerjiVerimliligiSempozyumu科喀艾里,土耳其,2007(土耳其)。
马Kamarposhti Alinezhad M。,“Comparison of SVC and STATCOM in static voltage stability margin enhancement”, World AcadSciEngTechnol 2009:860-865.
SenelCoruhlu T, Calik M, Cepni年代。,“Effect of conceptual change pedagogies on students alternative conceptions of electricity resistance and electricity current”,EnergEducSci Tech-B 2012;4:141–152.
e·拉森:米勒,尼尔森,林格伦,”GTO-Based补偿电力系统应用程序”的好处,IEEE电力交付,7卷,没有。1992年10月4日。2056 - 2062页。
春,L。,Qirong, J., Xiaorong, X. and Zhonghong, W. (1998), “Rule-based control for STATCOM to increase power system stability, Power System Technology”,Proceedings 1998 International Conference on POWERCON, pp. 372–376.
据,E。,Fuerte-Esquivel, C.R., Ambriz-Perez, H. and Angeles-Camacho, C. (2004), “FACTS Modelling and Simulation in Power Networks”, John Wiley & Sons, Chichester.
魏、X。,Chow, J.H., Fardanesh, B. and Edris, A.A. (2004), “A Common modeling framework of voltage sourced converters for power flow, sensitivity, and dispatch analysis”, IEEE Transactions Power on System, vol.19, pp. 934-941.