配電變一體化靜止無功補(bǔ)償方法的仿真與試驗(yàn)研究.pdf

1、靜止無功補(bǔ)償裝置(Static Synchronous Compensator,STATCOM)作為靈活交流輸電系統(tǒng)家族中的一個重要成員，在電力系統(tǒng)動態(tài)無功發(fā)生、諧波抑制、電壓支撐以及改善系統(tǒng)穩(wěn)定性方面起到了重要作用，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。本文研究認(rèn)為，在電網(wǎng)中高、低電壓等級的交匯點(diǎn)是一個重要而且有效的補(bǔ)償控制點(diǎn)。其中，被大量使用并處于高低電壓等級交匯點(diǎn)的配電變壓器安裝處是最為理想、靈活和有效的電網(wǎng)節(jié)能、無功補(bǔ)償及電能質(zhì)量分區(qū)、分層補(bǔ)

2、償控制點(diǎn)之一。本文提出將配電變壓器與STATCOM裝置一體化設(shè)計的思想與技術(shù)(DT-STATCOM技術(shù)),從而實(shí)現(xiàn)對變壓器與負(fù)載電能質(zhì)量的綜合控制。
　　本文首先研究了DT-STATCOM技術(shù)方案與補(bǔ)償原理。針對配電變壓器的多種聯(lián)結(jié)組結(jié)構(gòu)型式,分別設(shè)計了相應(yīng)的一體化結(jié)構(gòu)形式。闡述了DT-STATCOM的補(bǔ)償原理,重點(diǎn)對Yyn聯(lián)接變壓器及Dyn聯(lián)接變壓器抽頭注入方式進(jìn)行了分析研究,分析了DT-STATCOM一體化結(jié)構(gòu)對變壓器繞組電流

3、分布的影響,結(jié)合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件,選擇了合適的變壓器抽頭電壓等級,并對 Dyn聯(lián)接變壓器抽頭注入方式進(jìn)行了仿真研究。研究結(jié)果說明,在滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件下,DT-STATCOM具有滿意的無功補(bǔ)償能力。
　　針對DT-STATCOM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制策略,分別研究了基于兩電平、三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DT-STATCOM逆變環(huán)節(jié)電路結(jié)構(gòu),通過仿真驗(yàn)證了三電平結(jié)構(gòu)在降低器件耐壓等級、提高開關(guān)頻率、降低輸出du/dt、減小輸出電流諧波含量等

4、方面比兩電平結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢。研究了DT-STATCOM交流輸出濾波器結(jié)構(gòu),指出LCL濾波器比LC濾波器具有更好的濾波效果,并提出了LCL濾波器參數(shù)設(shè)計方法。研究了DT-STATCOM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制策略,提出了兩種基于(瞬時)功率平衡原理的DT-STATCOM指令電流計算方法,仿真驗(yàn)證了所提控制方法的正確性。
　　分析了DT-STATCOM降低系統(tǒng)損耗的原理與方法,通過合理選擇補(bǔ)償裝置接入電壓等級,可以降低補(bǔ)償裝置電流水平

5、,從而有助于降低補(bǔ)償裝置的功率損耗;同時,可以通過向變壓器抽頭注入三次諧波來對變壓器的磁通進(jìn)行調(diào)節(jié),從而降低變壓器的空載損耗。并且搭建了DT-STATCOM系統(tǒng)空載損耗實(shí)驗(yàn)平臺,對DT-STATCOM系統(tǒng)空載損耗試驗(yàn)進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果肯定了DT-STATCOM降低系統(tǒng)損耗的作用。
　　在探討動模試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)平臺的設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,完成了DT-STATCOM系統(tǒng)初步動模試驗(yàn)。建立了含電源、線路、負(fù)載以及測錄系統(tǒng)的動態(tài)模擬試驗(yàn)平臺