静止无功补偿技术STATCOM

1、前言静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)，是目前最先进的无功补偿技术，近年来随着电力电子开关技术的进步而逐渐兴起。

STATCOM 的原理是利用全控型大功率电力电子器件构成可控的电压源或电流源，使其输出电流超前或滞后系统电压90 ，从而对系统所需的无功进行动态补偿。

早期有文献称之为静止无功发生器(Static Var Generator, SVG) 。

利用电力电子变流器进行无功补偿的可能性虽然早在20 年前就已经为人们所认识，但限于当时电力电子器件的耐压和功率水平，无法制造出输电系统中具有实用价值的装置。

直到近年来，尤其是高压大功率的门极可关断晶闸管GTO 的出现，才极大的推动了STATCOM 的开发和应用。

STATCOM 是并联型FACTS 设备，它同基于可控电抗器和投切电容器的传统静止无功补偿器SVC 相比，性能上具有极大的优越性，越来越得到广泛的重视，必将取代SVC 成为新一代的无功电压控制设备。

目前，世界上已有多台投入运行的大容量STATCOM 装置，如表1-1 所示。

由此可见，目前为止国际上只有美、日、德、中、英等少数几个国家掌握了STATCOM 的应用开发技术。

2006 年 2 月28 日，由上海电力公司、清华大学、许继集团公司等单位共同研制的±50Mvar STATCOM 在上海黄渡分区西郊变电站并网试运行。

表1-1 国内外已在输电系统投运的STATCOM 装置（UPFC 并联部分为STA TCOM）表1-1 中除最后一项外，全部采用了变压器多重化的主电路方案，主电路拓扑为图1-1。

变压器多重化方式可成倍增加装置容量并降低输出谐波。

然而，多重化变压器的引入带来了很多问题：首先，它的价格非常昂贵，约为成本的1/3～1/4；其次，它使装置增加了50％左右的损耗和40％左右的占地面积；第三，变压器的铁磁非线性特性给控制器设计带来了很大的困难，同时也是引发装置故障的重要原因。

无功补偿技术的比较研究无功补偿技术是电力系统中常用的一种技术手段，广泛应用于电力传输和分配过程中。

本文将对当前常见的三种无功补偿技术进行比较研究，包括静态无功补偿、动态无功补偿和混合无功补偿技术。

一、静态无功补偿技术静态无功补偿技术是通过静止性电子器件实现的无功补偿。

常见的静态无功补偿技术包括静态无功补偿装置（SVC）和静态同步补偿装置（STATCOM）。

SVC通过可控硅器件来实现电容和电感的不同接入方式，并通过控制这些器件的导通使无功功率补偿装置进行补偿。

STATCOM则通过采集电网电压的信息，在电源侧通过控制逆变器输出的电流来补偿无功功率。

静态无功补偿技术具有调节速度快、无功补偿效果好的特点，尤其适合对系统电压稳定性要求较高的场合。

然而，静态无功补偿技术的造价较高、容量限制较大，因此在大型电力系统中应用较多。

二、动态无功补偿技术动态无功补偿技术是通过旋转机械设备实现的无功补偿。

常见的动态无功补偿技术包括同步电动机无功补偿装置（SVC）和风力发电机组无功补偿装置。

同步电动机无功补偿装置通过调节同步电动机的励磁电流来实现无功功率的补偿。

它具有快速响应、无功补偿效果好等特点，但是同步电动机的容量相对较大，造价较高。

风力发电机组无功补偿装置则通过调节风力发电机组的功率特性，实现无功功率的补偿。

它具有无需外部电源、容量可调节等优点，但在风电系统中的应用场景有限。

三、混合无功补偿技术混合无功补偿技术是将静态和动态无功补偿技术相结合的一种补偿方式。

常见的混合无功补偿技术包括STATCOM与风力发电机组的组合、SVC与同步电动机无功补偿装置的组合等。

混合无功补偿技术通过充分发挥静态和动态无功补偿技术的优势，提高了无功补偿的效果和灵活性。

它既能提供快速响应的能力，又能在容量限制方面更加灵活。

然而，混合无功补偿技术的内部机构复杂，控制难度较大。

总结：静态无功补偿技术、动态无功补偿技术和混合无功补偿技术各有其优缺点。

静止式动态无功补偿器(STATCOM)拓扑结构研究的
开题报告
1、研究背景和意义
静止式动态无功补偿器(STATCOM)是一种新型的柔性交流输电技术，能够有效地解决电网的无功问题和电压稳定问题，使电网变得更加稳定
和可靠。

因此，STATCOM的研究对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要的意义。

当前，国内外对于STATCOM的研究越来越多。

针对STATCOM的控制策略、模型建立、拓扑结构等方面进行了深入的研究。

但是，目前还
存在一些问题，如何将STATCOM的性能进一步提高，如何从拓扑结构上对其进行优化等等。

2、研究内容和方法
本研究的主要内容是对于STATCOM拓扑结构的研究，主要包括以
下方面：
1）分析现有的STATCOM拓扑结构，对其进行分类，并对其进行优化分析；
2）运用MATLAB/Simulink等软件进行仿真分析；
3）对优化后的拓扑结构进行实验验证，对比分析拓扑结构优化前后的性能差距。

3、研究计划和进度安排
1）第一年：分析现有的STATCOM拓扑结构，并进行优化分析；
2）第二年：进行仿真分析，验证拓扑结构的优化效果；
3）第三年：对优化后的拓扑结构进行实验验证，进行性能差距的分析。

4、研究预期结果
本研究的预期结果为：
1）对现有的STATCOM拓扑结构进行分类，并对其进行优化分析；2）提出拓扑结构的优化方案，提高其性能；
3）通过仿真和实验验证，对比分析结构优化前后的性能差距。

静止同步补偿器[浏览次数：133次]静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STA TCOM)是柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)的核心装置和核心技术之一。

采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管(GTO)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，集成门极换向晶闸管(IGCT)，并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。

与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

目录静止同步补偿器分类静止同步补偿器控制方式静止同步补偿器工作原理静止同步补偿器应用及现状静止同步补偿器分类从理论上可以将静止同步补偿器分为电压源型和电流源型。

就其电路结构来说，电压源型静止同步补偿器直流侧并联有大电容，保证在持续充放电或器件换向过程电压不会发生很大的变化，桥侧串联电感，而电流源型静止同步补偿器则是直流侧串联大电感，保证在器件换向或充放电器件电流不会有大的波动，桥侧并联电感。

如图所示。

在实际应用中，常用的大容量静止同步补偿器采用的基本都是电压源型结构。

但是可以将SVG控制为电流源来进行无功补偿。

4提出了一种新的静止同步补偿器控制策略即采用电压控制电流源(VCCS)的策略和改进的电压控制电压源(VCVS)的策略来补偿电力系统公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)电压不平衡，特别是在较小容量时采用VCCS方式将能达到最好的补偿效果。

按构成基本单元逆变器模块，可以将静止同步补偿器分为单相桥二电平，三相桥二电平，三相桥多电平。

在大容量高电压等级的应用场合中，往往需要将多个低压小容量变换器通过控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，直接指令电流的发生，结构简单，电流调节响应快，对扰动的鲁棒性好，但是只适用于中小容量场合，对于大容量场合具有很大的局限性。

静止并联补偿器SVC和STATCOM简析课程名称：柔性交流输电系统学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：李青学号：0908040092年级：2009级任课教师：袁旭峰2013年1月2日静止并联补偿器SVC和STATCOM简析1 并联补偿器的目的通过长期的实践，人们已普遍认识到，通过一定方式可增强线路的稳态传输功率，线路的电压波形也可通过并联适当的无功补偿器得到控制。

无功补偿器的目的就是改变传输线路的自然电气特性，使之能够满足主要负载的需求。

在轻载条件下，一般采用各种并联、固定或机械开关连接的电抗器来减小线路过电压；而在重载条件下，同样也可采用并联、固定或机械开关连接的电容器来维持电压的幅值。

在传输系统中对感性负荷应用并联补偿的最终目的就是为了增加传输功率，它需要改进稳态传输特性，进而提高系统的稳定性。

在线路的中点应用无功补偿能起到调整电压的作用，在传输线路受端也可采用无功补偿来提高电压的稳定性，同时它还能在暂态电压控制中用来增加暂态稳定性和阻尼功率振荡。

1.1 输电线路中点的电压调节分散的并联补偿器具有实时、无限制的无功吞吐容量，正是由于它的这一特点，使得并联型无功补偿器得到了广泛应用。

分布式补偿必须与所在路段的电压基波相位保持同步，并能使传输电压在规定的幅值范围内变化，它不应随负载的变化而变化。

但这样的系统可能会太复杂，或许也非常昂贵。

从实际应用的角度来看，特别是考虑故障条件下的稳定性和可靠性时，也可以使用这种补偿方式。

采用晶闸管控制的静止无功补偿器对线路的有限分段已在实用中得到证实，例如属于魁北克水电站系统的一条传输线所安装的补偿器就是很好的证明。

该线路将詹姆士海湾水力发电站到蒙特利尔市，以及邻接的美国公用电网连接在一起，它约长600mile，电压等级为735 kV，传输功率为12000MW。

更为重要的是，通过在传输系统关键位置上安装并联补偿器，能够支撑电压，并从中得到了效益，这些可由在世界范围内已安装众多补偿装置得到证明。

主要内容无功补偿技术的发展 静止无功补偿器（SVC ）技术 静止同步补偿器（STATCOM ）技术一、无功补偿技术的发展补偿方式——动态补偿/静态补偿：是从补偿原理上来讲的。

动态补偿是指补偿电流能自动跟随负荷无功电流的变化而连续变化；静态补偿是指补偿容量在相对比较长的一段时期内（譬如1min以上）是固定不变的。

补偿装置——静止补偿器/机械开关式补偿器：是从补偿装置的调节机构来讲的。

静止补偿器（装置）是指补偿装置的调节机构中没有机械运动部件，譬如SVC、SVG、STATCOM等。

一般而言，静止补偿器属于动态补偿。

两个基本概念⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧有源型无源型按原理划分串联型并联型按结构划分基本类型无功补偿装置的基本类型无功补偿技术的进展慢速无功设备快速无功设备第一代机械开关投切断路器延迟MSC/MSR晶闸管相控开关第二代2 -3 周波SVCPWM 调制开关GTO, IGBT, IGCT第三代1-2 周波STATCOM无关有关有关有关补偿性能与系统阻抗较小较高无负荷时较小无负荷时较高功率损耗小大无无谐波发生量平滑调节平滑调节有级投切有级投切补偿方式快较快快慢响应特性+Q LD ~ -Q LD+Q LD ~ -Q LD Q LD ~0Q LD ~0补偿范围Q VSI = Q LDQ C =Q L =Q LDQ C = Q LD Q C = Q LD 额定容量GTO、IGBT 晶闸管晶闸管接触器、断路器开关器件STATCOM TCR型SVC TSC型SVC FC 固定电容器项目无功补偿装置技术性能的比较DSTATCOM 的特点z响应时间快。

受电容器放电时间所限制，自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟；SVC的响应时间约为20~100ms；STATCOM装置补偿响应时间可达5ms以内，真正实现动态补偿。

抑制电压闪变或跌落。

STATCOM装置可以有效的抑制电压闪变或跌落。

z 连续补偿，功率因数接近于1.0。