SVG電壓控制特性說明

1、靜止同步補償器電壓調節(jié)控制特性說明張皎靜止同步補償器是一種由并聯接入系統(tǒng)的電壓源換流器構成的動態(tài)無功補償裝置，又簡稱為STATCOM或SVG。其輸出的容性或感性無功電流連續(xù)可調，其輸出無功電流在可運行電壓范圍內與系統(tǒng)電壓無關，具有良好的無功控制能力。一、SVG主要控制方式簡介靜止同步補償器目前廣泛用于新能源接入領域，用于校正功率因數、穩(wěn)定電壓和提高風機或光伏變流器低電壓/高電壓穿越能力。靜止無功補償裝置的控制模式主要分為如下幾種：恒無功控制模式、無功控制模式和電壓控制模式等基本控制模式，主要的控制模式說明如下：1、恒無功控制模式通過閉環(huán)控制，使鏈式STATCOM運行在給定無功功率狀態(tài)的控制模式

2、。此模式主要應用于設備調試、檢修或功能特性測試時，當特殊情況下需要手動指定輸出無功的時候也可使用此模式。2、電壓控制模式通過閉環(huán)控制，使考核點電壓維持在設定水平的控制模式，是SVG連續(xù)運行控制的基本模式之一。3、無功控制模式使負荷的無功量與SVG輸出無功之差維持在一個規(guī)定的范圍內的控制方式，即總無功不超過一個定值，這個值根據系統(tǒng)要求確定，稱為調節(jié)死區(qū)。4、電壓無功聯合控制方式以上電壓控制方式和無功控制方式是控制器的基本控制模式，電壓和無功可以單獨控制也可聯合控制，或加權聯合控制。一般采用在調度預先確定的電壓合格范圍內（如在設定電壓的-3%+7%或-5%+5%）采用無功控制方式，以降低與電網的無

3、功交換，提高功率因數，降低網損；在超過此電壓范圍時，則轉入電壓控制，用于電壓穩(wěn)定，提高風場電壓穿越能力。5、AVC控制模式AVC控制模式是SVG設備接受AVC控制指令輸出（無功或電壓指令）的控制模式。當同一風場內存在多套動態(tài)無功補償設備時，應采用AVC協(xié)調各套無功補償設備輸出，AVC應下發(fā)無功控制指令，若下發(fā)電壓控制指令，會造成不同無功補償裝置輸出不均衡或輸出震蕩。二、SVG電壓控制說明SVG進行電壓控制的VI特性曲線見下圖1。圖中向右上方傾斜的線表示SVG輸出無功與目標電壓的關系，SVG裝置實際運行時，此線上的每一個點均代表實際的運行狀態(tài)所對應的電壓與無功功率（或無功電流）。從圖中還可見傾斜

4、的線自下而上有多個，分別代表不同的設定電壓參考值Vref。Vref在運行中可以實時設置，設置范圍一般為0.90 p.u.1.10p.u.。圖1 SVG的U/I特性圖中：額定容性電流；額定感性電流；V2 在額定容性電流時的被控電壓；V1 在額定感性電流時的被控電壓；Vref 參考電壓；SVG的電壓控制斜率可按下列公式計算：式中：感性斜率；容性斜率?？傂甭?（+）。SVG的VI特性曲線的斜率非常重要，它是傾斜向上的，即SVG輸出感性無功時電壓升高，輸出容性時電壓降低。電網系統(tǒng)的電壓電流特性曲線是一個向下傾斜的線，即當帶感性負載的時候電壓降低，帶容性負載的時候電壓升高，這個斜率于系統(tǒng)短路容量相關，短

5、路容量越大，則特性曲線越平，短路容量越小，則特性曲線越傾斜。系統(tǒng)特性見下圖2所示。圖2 SVG與系統(tǒng)的VI特性SVG曲線與縱坐標軸的交點即為參考電壓Vref，系統(tǒng)曲線與SVG曲線的交點就是SVG裝置的實際工作點。以上圖2為例，當系統(tǒng)斜率與SVG斜率不變的情況下，系統(tǒng)電壓發(fā)生變化（圖中三條虛線代表不同的系統(tǒng)電壓，A電壓最高，C電壓最低）時，SVG的實際輸出發(fā)生了變化，即系統(tǒng)電壓越高，輸出感性越大（QSVG-C），反之輸出容性越大（QSVG-A）。由以上解釋可知，SVG的特性曲線斜率越大，SVG在容量輸出范圍內的電壓偏差將越大；反之，SVG的特性曲線斜率越小，SVG在容量輸出范圍內的電壓偏差將越小

6、。不同SVG斜率情況參見下圖3。圖3 SVG不同斜率的工作點比較從圖3可知，在系統(tǒng)電壓高于Vref時，Kslope較大，SVG輸出容性容量較?。≦SVG-A），Kslope較小時，SVG達到滿容量輸出的極限（QSVG-C）。以Vref=112kV，實際系統(tǒng)電壓為115kV為例，當設置Kslope=5%時，SVG裝置實際輸出容量計算如下（Qn為SVG額定容量）：當設置Kslope=1%時，SVG裝置實際輸出容量計算如下：由以上計算得知，當設置Kslope=5%時，裝置輸出53.6%的容量，當設置Kslope=1%時，裝置將100%滿容量輸出，進入輸出飽和狀態(tài)。從以上計算看來，當設置較小的Kslo

7、pe時，會有更好的電壓控制精度。但是過小的Kslope將帶來如下問題：1、 由于系統(tǒng)電壓的極小幅度（如1%）變化，都將使SVG裝置進入滿容量運行的飽和狀態(tài)，則在多數情況下，SVG失去了對電壓波動進行抑制的能力；2、 若系統(tǒng)電壓在設定電壓Vref上下小幅度變化，則SVG裝置將快速頻繁在滿容性飽和輸出到滿感性飽和輸出之間震蕩，站內低壓側母線（35kV側）快速頻繁變化，對系統(tǒng)穩(wěn)定性和站內其他裝置的安全可靠運行帶來嚴重危害。3、 SVG長期在滿容性或滿感性狀態(tài)下運行，造成SVG裝置損耗增加，降低了風電場經濟效益；4、 SVG長期在滿容性或滿感性飽和狀態(tài)下運行，使得SVG對系統(tǒng)突發(fā)的電壓跌落或電壓突增失

8、去調節(jié)能力（例如當系統(tǒng)電壓略低于Vref值時，SVG輸出在滿容性狀態(tài)下，若系統(tǒng)出現電壓跌落，SVG將無法在此時提供突增容性無功支撐容量），失去了SVG對低電壓和高電壓穿越能力提供支持的作用。由于以上原因，SVG的Kslope不應為0，考慮到系統(tǒng)PT精度（一般為0.5%）和SVG控制系統(tǒng)檢測精度（一般為0.5%）的影響，預留一定安全裕度，對于風電場SVG，建議的Kslope為2%5%。事實上，電力系統(tǒng)對于電壓調整曲線的要求也是一個范圍，而不是一條線，對于調度下達的電壓控制目標，一般在目標值的-3%+5%范圍內均認為是合格電壓范圍（以110kV母線為例，調度下發(fā)112kV，則在108kV118kV范圍內均認為合格），在電壓位于合格區(qū)間時，大量向系統(tǒng)注入感性或容性無功，將會對系統(tǒng)帶來危害，是電網調度所不允許的。三、結論對于風電場用無功補償設備，進行電壓調節(jié)時，應設置合適的目標電壓和控制斜率，目標電壓值應遵從上級調度指令，控制斜率推薦值在2%5%，確保SVG以及站內風機變流器的安全可靠運行。進行SVG電壓調節(jié)精度的測試時，目標值不應是設定的參考電壓Vref，而是根據Vref和設定斜率Kslope確定的電壓控制