静止同步补偿器STATCOM的应用现状和趋势

静止同步补偿器电压调节控制特性说明张皎静止同步补偿器是一种由并联接入系统的电压源换流器构成的动态无功补偿装置,又简称为STATCOM或SVG;其输出的容性或感性无功电流连续可调,其输出无功电流在可运行电压范围内与系统电压无关,具有良好的无功控制能力;一、SVG主要控制方式简介静止同步补偿器目前广泛用于新能源接入领域,用于校正功率因数、稳定电压和提高风机或光伏变流器低电压/高电压穿越能力;静止无功补偿装置的控制模式主要分为如下几种：恒无功控制模式、无功控制模式和电压控制模式等基本控制模式,主要的控制模式说明如下：1、恒无功控制模式通过闭环控制,使链式STATCOM运行在给定无功功率状态的控制模式;此模式主要应用于设备调试、检修或功能特性测试时,当特殊情况下需要手动指定输出无功的时候也可使用此模式;2、电压控制模式通过闭环控制,使考核点电压维持在设定水平的控制模式,是SVG连续运行控制的基本模式之一;3、无功控制模式使负荷的无功量与SVG输出无功之差维持在一个规定的范围内的控制方式,即总无功不超过一个定值,这个值根据系统要求确定,称为调节死区;4、电压无功联合控制方式以上电压控制方式和无功控制方式是控制器的基本控制模式,电压和无功可以单独控制也可联合控制,或加权联合控制;一般采用在调度预先确定的电压合格范围内如在设定电压的-3%～+7%或-5%～+5%采用无功控制方式,以降低与电网的无功交换,提高功率因数,降低网损；在超过此电压范围时,则转入电压控制,用于电压稳定,提高风场电压穿越能力;5、AVC控制模式AVC控制模式是SVG设备接受AVC控制指令输出无功或电压指令的控制模式;当同一风场内存在多套动态无功补偿设备时,应采用AVC协调各套无功补偿设备输出,AVC应下发无功控制指令,若下发电压控制指令,会造成不同无功补偿装置输出不均衡或输出震荡;二、SVG电压控制说明SVG进行电压控制的VI特性曲线见下图1;图中向右上方倾斜的线表示SVG输出无功与目标电压的关系,SVG装置实际运行时,此线上的每一个点均代表实际的运行状态所对应的电压与无功功率或无功电流;从图中还可见倾斜的线自下而上有多个,分别代表不同的设定电压参考值Vref;Vref在运行中可以实时设置,设置范围一般为0.90 p.u.～1.10p.u.;图1 SVG 的U/I 特性图中：Cnom I ——额定容性电流；Lnom I ——额定感性电流；V 2 ——在额定容性电流时的被控电压；V 1 ——在额定感性电流时的被控电压；V ref ——参考电压；SVG 的电压控制斜率可按下列公式计算：式中：)(slope K inductiver ——感性斜率；)capacitive (slope K ——容性斜率;总斜率slope K =)(slope K inductiver +)capacitive (slope K ;SVG 的VI 特性曲线的斜率非常重要,它是倾斜向上的,即SVG 输出感性无功时电压升高,输出容性时电压降低;电网系统的电压电流特性曲线是一个向下倾斜的线,即当带感性负载的时候电压降低,带容性负载的时候电压升高,这个斜率于系统短路容量相关,短路容量越大,则特性曲线越平,短路容量越小,则特性曲线越倾斜;系统特性见下图2所示;图2 SVG 与系统的VI 特性SVG 曲线与纵坐标轴的交点即为参考电压Vref,系统曲线与SVG 曲线的交点就是SVG 装置的实际工作点;以上图2为例,当系统斜率与SVG 斜率不变的情况下,系统电压发生变化图中三条虚线代表不同的系统电压,A 电压最高,C 电压最低时,SVG 的实际输出发生了变化,即系统电压越高,输出感性越大Q SVG-C ,反之输出容性越大Q SVG-A ;由以上解释可知,SVG 的特性曲线斜率越大,SVG 在容量输出范围内的电压偏差将越大；反之,SVG 的特性曲线斜率越小,SVG 在容量输出范围内的电压偏差将越小;不同SVG斜率情况参见下图3;图3 SVG不同斜率的工作点比较从图3可知,在系统电压高于Vref时,Kslope较大,SVG输出容性容量较小Q SVG-A,Kslope较小时,SVG达到满容量输出的极限Q SVG-C;以Vref=112kV,实际系统电压为115kV为例,当设置Kslope=5%时,SVG装置实际输出容量计算如下Qn为SVG额定容量：当设置Kslope=1%时,SVG装置实际输出容量计算如下：由以上计算得知,当设置Kslope=5%时,装置输出53.6%的容量,当设置Kslope=1%时,装置将100%满容量输出,进入输出饱和状态;从以上计算看来,当设置较小的Kslope时,会有更好的电压控制精度;但是过小的Kslope将带来如下问题：1、由于系统电压的极小幅度如1%变化,都将使SVG装置进入满容量运行的饱和状态,则在多数情况下,SVG失去了对电压波动进行抑制的能力；2、若系统电压在设定电压Vref上下小幅度变化,则SVG装置将快速频繁在满容性饱和输出到满感性饱和输出之间震荡,站内低压侧母线35kV侧快速频繁变化,对系统稳定性和站内其他装置的安全可靠运行带来严重危害;3、S VG长期在满容性或满感性状态下运行,造成SVG装置损耗增加,降低了风电场经济效益；4、S VG长期在满容性或满感性饱和状态下运行,使得SVG对系统突发的电压跌落或电压突增失去调节能力例如当系统电压略低于Vref值时,SVG输出在满容性状态下,若系统出现电压跌落,SVG将无法在此时提供突增容性无功支撑容量,失去了SVG对低电压和高电压穿越能力提供支持的作用;由于以上原因,SVG的Kslope不应为0,考虑到系统PT精度一般为0.5%和SVG控制系统检测精度一般为0.5%的影响,预留一定安全裕度,对于风电场SVG,建议的Kslope为2%~5%;事实上,电力系统对于电压调整曲线的要求也是一个范围,而不是一条线,对于调度下达的电压控制目标,一般在目标值的-3%~+5%范围内均认为是合格电压范围以110kV母线为例,调度下发112kV,则在108kV~118kV范围内均认为合格,在电压位于合格区间时,大量向系统注入感性或容性无功,将会对系统带来危害,是电网调度所不允许的;三、结论对于风电场用无功补偿设备,进行电压调节时,应设置合适的目标电压和控制斜率,目标电压值应遵从上级调度指令,控制斜率推荐值在2%～5%,确保SVG以及站内风机变流器的安全可靠运行;进行SVG电压调节精度的测试时,目标值不应是设定的参考电压Vref,而是根据Vref和设定斜率Kslope确定的电压控制曲线进行测试;作者简介：张皎,教授级高级工程师,长期从事电能质量与电力电子技术的研究工作,曾任中国电力科学研究院电力电子所电能质量研究室主任,参与编制电力行业标准“DL/T1010 高压静止无功补偿装置”、电力行业标准“链式静止同步补偿器将于2013年8月发布”等标准;。

无功补偿技术在光伏发电系统中的应用研究随着全球节能减排的呼声不断升级，太阳能光伏发电作为一种清洁可再生能源逐渐得到人们的重视。

然而，在光伏发电系统中，由于太阳能光伏电池的特性，其输出功率通常带有较高的谐波，也会产生一定的无功功率。

这对电网稳定性和电能质量产生了一定的影响。

因此，研究和应用无功补偿技术在光伏发电系统中具有重要意义。

一、无功补偿技术概述无功补偿技术主要包括静态无功补偿和动态无功补偿两种形式。

静态无功补偿主要通过串联或并联的方式来实现负载的无功补偿，常用的装置有静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）。

动态无功补偿则通过电容器的接入和断开来补偿负载的无功功率，常用的装置有静态同步补偿器（STATCOM）和动态无功补偿设备（D-STATCOM）。

二、无功补偿技术在光伏发电系统中的应用1. 提高电网稳定性光伏发电系统的无功功率会对电网稳定性造成一定的影响。

通过采用无功补偿技术，可以有效地减小光伏发电系统对电网的影响，提高电网的稳定性。

静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）能够根据电网负载的变化，自动调整无功功率输出，从而保持电网的稳定运行。

2. 提高电能质量在光伏发电系统中，由于光伏电池的特性，其输出电流存在一定的谐波成分。

这些谐波成分会影响电网的电能质量。

通过采用无功补偿技术，可以削减光伏发电系统谐波电流的影响，提高电能质量。

动态无功补偿设备（D-STATCOM）能够通过快速调节电容器的接入和断开，实现对谐波电流的滤波和补偿。

3. 提高光伏发电系统的功率因数光伏发电系统的功率因数是衡量其电能利用率的重要指标之一。

通过采用无功补偿技术，可以提高光伏发电系统的功率因数，降低无功功率的损耗，提高系统的电能利用效率。

静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）能够有效地调整系统的无功功率，使其接近单位功率因数。

4. 提高光伏发电系统的有功功率输出光伏发电系统的有功功率输出受到光照强度和温度等因素的影响。

静止同步补偿器电压调节控制特性说明皎静止同步补偿器是一种由并联接入系统的电压源换流器构成的动态无功补偿装置，又简称为STATCOM或SVG。

其输出的容性或感性无功电流连续可调，其输出无功电流在可运行电压围与系统电压无关，具有良好的无功控制能力。

一、SVG主要控制方式简介静止同步补偿器目前广泛用于新能源接入领域，用于校正功率因数、稳定电压和提高风机或光伏变流器低电压/高电压穿越能力。

静止无功补偿装置的控制模式主要分为如下几种：恒无功控制模式、无功控制模式和电压控制模式等基本控制模式，主要的控制模式说明如下：1、恒无功控制模式通过闭环控制，使链式STATCOM运行在给定无功功率状态的控制模式。

此模式主要应用于设备调试、检修或功能特性测试时，当特殊情况下需要手动指定输出无功的时候也可使用此模式。

2、电压控制模式通过闭环控制，使考核点电压维持在设定水平的控制模式，是SVG连续运行控制的基本模式之一。

3、无功控制模式使负荷的无功量与SVG输出无功之差维持在一个规定的围的控制方式，即总无功不超过一个定值，这个值根据系统要求确定，称为调节死区。

4、电压无功联合控制方式以上电压控制方式和无功控制方式是控制器的基本控制模式，电压和无功可以单独控制也可联合控制，或加权联合控制。

一般采用在调度预先确定的电压合格围（如在设定电压的-3%～+7%或-5%～+5%）采用无功控制方式，以降低与电网的无功交换，提高功率因数，降低网损；在超过此电压围时，则转入电压控制，用于电压稳定，提高风场电压穿越能力。

5、AVC控制模式AVC控制模式是SVG设备接受AVC控制指令输出（无功或电压指令）的控制模式。

当同一风场存在多套动态无功补偿设备时，应采用AVC协调各套无功补偿设备输出，AVC应下发无功控制指令，若下发电压控制指令，会造成不同无功补偿装置输出不均衡或输出震荡。

二、SVG电压控制说明SVG进行电压控制的VI特性曲线见下图1。

图中向右上方倾斜的线表示SVG输出无功与目标电压的关系，SVG装置实际运行时，此线上的每一个点均代表实际的运行状态所对应的电压与无功功率（或无功电流）。

静止型动态无功发生器SVG在风电场的应用摘要:近年来,风力发电在中国得到了快速发展。

由于风力发电自身的特点,风电并网时会对电网产生冲击,并威胁到电网的安全稳定运行。

本文针对目前风电并网所面临的问题和要求,简要介绍了静止型动态无功发生器的基本原理及其优点。

同时,本文介绍了SVG在内蒙某风电场实际应用的情况。

应用结果表明,SVG在风电场中的应用具有推广意义。

关键词:风力发电风电并网静止型动态无功发生器风电场近年来,风力发电在中国得到了快速发展。

风力发电的特点是环境友好、技术成熟。

但是由于风资源是不确定的,再加上风电机组自身的运行特性,导致风力发电机组的输出功率的不稳定,会导致风电并网时产生电压波动和闪变等一系列问题。

国家电网公司在风电并网运行反事故措施中要求:风电场应综合考虑各种发电出力水平和接入系统各种运行工况下的稳态、暂态、动态过程,配置足够的动态无功补偿容量,且动态调节的响应时间不大于30 ms。

风电场应确保场内无功补偿装置的动态部分自动调节,确保电容器、电抗器支路在紧急情况下能被快速正确投切。

1 风电并网的主要问题风电并网的主要问题有以下方面:(1)到现在应用最多的风电机组就是双馈感应电机(DFIG)。

因为这样的风电机组都有变频器,所以它具有可以自己发出或者吸收无功功率的特点。

并网点在这种方式控制下,因为风电场的有功功率是随风而变得,功率因数和电压所以是根据风电场的有功功率的变化而变化的,不能保持恒定。

如果要保证并网点的功率因数保持恒定就需要安装相应的无功设备或者将电压保证到一定范围。

(2)因为风是可再生资源,所以电网系统在系统安全运行得到保证的前提下,应该将风电场发出的电能优先接收。

但是由于风速的易变性和不确定性,在有些情况(阵风)下,风速快速变化时,会导致某一地区的风电在短时产生很大的变化,这对电网的稳定运行和调度是非常不利的,系统的稳定性和电能质量都会受到影响。

(3)我国当前在运行的风电机组大多数不具备低电压穿越能力,在其电压低于最低运行电压时会因保护而切机。

1 STATCOM配电网静止同步补偿器主体设备安装规范前言本规范适用于山东泰开电力电子有限公司生产的6kV、10kV电压等级的静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，以下简称STATCOM）的现场主体设备安装规范。

本操作规范分为两部分：——第1部分：STATCOM简介——第2部分：STATCOM主体设备安装规范STATCOM简介无功功率的存在，使得电力输配电系统和重工业应用领域面临着各种各样的问题和挑战。

电力输配电面临电压波动、低功率因数以及电压失稳等问题；重工业应用，特别是快速、冲击性负荷，可能导致供电网络的电压不平衡、电压波动和闪变等电能质量问题。

动态无功功率的控制能够解决这些问题。

动态无功补偿装置STATCOM，又称SVG（Static Var Generator）或SVC++，是目前无功功率控制领域内的最佳方案。

相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，STATCOM 有着无可比拟的优势：能够提供从感性到容性的连续、平滑、动态、快速的无功功率补偿能够解决负荷的不平衡问题不仅不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波；而SVC中的TCR在补偿无功功率同时产生大量谐波占地面积小，是同容量传统SVC的1/3到1/2，集成度高，移动方便电流源特性，输出无功电流不受母线电压影响，SVC是阻抗型特性，输出电流随母线电压线性降低对系统参数不敏感，安全性与稳定性好，而SVC易随系统或装置参数变化而发生谐振或谐波电压放大，影响系统安全运行损耗为同容量SVC的一半左右，节能降耗效果显著能够短时补偿有功功率STATCOM是新一代静止无功补偿器产品，是无功补偿领域最新技术应用的代表。

STATCOM 并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，其无功电流可以灵活控制，自动补偿系统所需的无功功率，国际上又称作静止补偿器，由于功能强、占地面积小，安装方便，亦有公司相对传统SVC而言称作SVC-Light或SVC-Plus。

火电厂厂用电系统的三种无功补偿方法
火电厂厂用电系统的三种无功补偿方法包括：静态无功补偿器（SVC）、静态同步无功补偿器（STATCOM）和串联电容补偿器。

这些方法可以通过调整电压和电流的相位角来实现无功功率的平衡，并提高系统的功率因数。

1. 静态无功补偿器（SVC）：SVC是一种通过改变电容、电抗器的接入或退出来实现无功功率补偿的装置。

它是一种电力电子装置，能够自动检测系统中的无功功率，并通过调整电抗和电容的连接方式，来快速补偿无功功率。

2. 静态同步无功补偿器（STATCOM）：STATCOM是一种通过控制电压源型逆变器输出电压的幅值和相位来实现无功功率补偿的装置。

它采用了电力电子设备，能够快速地控制无功功率的流动，从而提高系统的功率因数。

3. 串联电容补偿器：串联电容补偿器是通过在系统中串联电容器来实现无功功率的补偿。

它能够提供无穷大的无功功率，从而使系统的功率因数达到1。

它是一种简单、经济、可靠的无功补偿装置，广泛应用于电力系统中。

这些无功补偿方法能够有效地改善系统的功率因数，减轻无功功率的损失，并提高电力系统的稳定性、可靠性和运行效率。

静止无功发生器(SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM).
主要器件：断路器、变压器、逆变器、电容器。

核心器件：IGBT 功能：维持系统电压恒定、谐波治理、抑制电压闪变。

优点：可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应，补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需储能元件的容量不大，且补偿无功功率的大小可以做到连续调节；不会引起谐振短路；可以吸纳无功；精准电压控制（该装置除了可以按照功率因数或者无功功率控制之外，还可以按照电压幅值来控制，确保用户获得的电压的平稳性，降低电压纹波）；受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。

缺点：目前仅在大容量区域变电所使用，造价高昂。

适用场合：适用于大容量无功补偿的枢纽变电站。

SVC-MCR 主要器件：FC+MCR FC+MCR投切方式：FC固定投切，通过控制晶闸管的导通角来控制流过铁芯的磁通，磁通的强弱直接决定了铁芯的饱和程度，从而最终实现对电感值大小的控制。