多台同步调相机在特高压换流站中的协调控制策略分析

为更好发挥各类动态无功补偿装置特性,提高装置利用率,减少滤波器投切次数,实现系统电压平滑调节,本文结合换流站无功控制功能和同步调相机无功控制特性,提出多台同步调相机协调控制策略,以更好应对交直流系统不同类型电网故障,提高电网稳定性。     

调相机运行特性和控制策略综述

调相机作为无功补偿设备广泛加装于特高压直流输电工程,能有效解决电力系统无功支撑能力不足的问题。本文首先系统分析调相机的数学模型,提炼出调相机动态性能优化的电气参数。通过仿真及实际工程的应用效果验证了调相机的良好的无功出力特性。然后将调相机与其他无功补偿设备进行比较,说明了调相机具备更强的暂态无功输出与电压支撑能力。在此基础上,详细阐述了现有调相机无功电压控制策略,并分析了不同控制策略的优缺点。最后,结合当前电网对同步调相机组的要求,探讨了未来同步调相机发展需要研究的关键技术。     

同步调相机用于高压直流输电系统电压支撑的研究

基于实际参数分析STATCOM(静止同步补偿器)和新型同步调相机系统,利用PSCAD软件进行仿真验证,结合湖南电网的特点,分析比较各种方式优势。讨论特高压交直流系统动态无功支撑用大型调相机运行需求分析,阐明了新型同步调相机作为该系统的无功补偿设备更具有优势,并结合实际案例,论述调相机瞬态无功支撑的实现。     

同步调相机负励磁运行分析

凸极式同步调相机可以通过改变励磁电压方向即通入负励磁电流来增加调相机吸收容性无功功率能力。本文对调相机负励磁运行机理稳定等问题进行分析论证，结合呼和浩特东郊变电站调相机进行具体计算。     

基于同步调相机降低换相失败风险的仿真研究

首先通过对引起换流站逆变侧发生换相失败的主要原因进行分析,然后结合引起换流站逆变侧发生换相失败的主要原因来分析同步调相机的次暂态、暂态和稳态特性对其影响,仿真计算了换流站逆变侧交流系统电压幅值跌落的临界值以及电压上升10%情况时,逆变侧是否装设同步调相机时换流器发生换相失败故障情况的对比,仿真结果表明同步调相机良好的次暂态、暂态和稳态特性可以全时间尺度为系统提供无功补偿和电压支撑,不仅提高了逆变侧交流系统电压的稳定性,而且还能有效的预防换流器发生严重换相失败故障甚至抑制换相失败的发生。     

同步调相机的自动控制设计

介绍如何利用单片机自动控制同步调相机的补偿运行。     

快速动态响应同步调相机励磁系统故障分析

新一代大容量同步调相机已成功应用于特高压直流换流站及枢纽变电站,为系统提供动态无功支撑。励磁系统故障多因晶闸管、快速熔断器、脉冲回路故障引起。基于一起实际典型的调相机励磁系统整流回路短路故障,根据试验分析及仿真,发现此类故障是因为晶闸管脉冲电缆内部干扰,晶闸管反向阻断时,晶闸管受到反向电压和干扰触发脉冲,导致漏电流增大,长时间增大晶闸管损耗,造成晶闸管热失效击穿。通过此类励磁系统短路故障研究,建议制造厂家修改脉冲电缆接线方式,GK脉冲线分开布线,防止三相晶闸管同时损坏的故障发生,修改励磁系统标准化设计,防止故障扩大,以保障运维人员人身安全和同步调相机安全稳定运转。     

同步调相机特性及应用

同步调相机是一种特殊运行状态下的同步电机,当应用于电力系统时,能根据系统的需要,自动地在电网电压下降时增加无功输出、在电网电压上升时吸收无功功率,以维持电压,提高电力系统的稳定性,改善系统供电质量。本文从分析同步调相机在电力系统无功补偿中的优势入手,介绍同步调相机的相关问题。     

特高压受端换流站调相机控制策略及动作行为分析

同步调相机在提高受端交流电网短路比、提升直流输送极限功率、稳定暂态过电压等方面具有独特的优势,在特高压直流输电工程中的应用再次获得了电网企业的高度重视。本文分析了提高同步调相机动态无功输出能力的关键参数,阐述了韶山换流站同步调相机配置及其控制策略,结合韶山换流站调相机现场录波波形和仿真对比研究,对调相机实际动作行为进行了详细分析,分析结果表明电网故障情况下同步调相机可有效提升直流系统抵御换相失败能力。该研究对调相机现场运行及工程应用有一定指导意义。     

同步调相机响应速度的仿真分析

新一代同步调相机由于补偿容量大、响应速度快等优势而重新获得工程应用。同步调相机响应速度快是其被推荐应用的一个关键指标,然而现有文献还没有从电磁暂态角度对其进行较为系统地仿真分析。本文先明确响应时间含义及其具体计算方法,接着搭建较为简单且直接的等值系统,并说明其参数选择的合理性。最后采用电磁暂态仿真分析方法,分别从励磁系统的同步调相机端电压参考值突变、升压变压器电网接入点电压幅值突变、电压相角突变这三个维度试图得到各自的响应时间。响应时间不能为零,无功功率从零到额定值的较为理想值能小于5.0 ms。实际工程应用时,上面三个突变会同时变化,尽管其突变量值会有所不同。本文研究结论将为分析更为复杂工况的响应时间提供借鉴。     

配电静止同步补偿器的控制策略仿真

分析了配电静止同步补偿器（DSTATCOM）的工作原理、d-q坐标系中DSTATCOM数学模型、无功功率理论和电流直接控制方法,以及实现无功功率补偿的方式。在对DSTATCOM模型进行了深入分析后,利用Matlab/Simulink软件,采用d-q电流直接控制法,对DSTATCOM进行了仿真分析。     

静止同步补偿器控制系统的仿真研究

比较了静止同步补偿器(STATCOM)的两种控制方式的优缺点,设计了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的控制系统。该方法运用瞬时无功理论,通过锁相环和低通滤波器检测负载电流中无功电流的大小,利用d-q坐标变换实现有功电流和无功电流的解耦控制。仿真结果表明补偿后电流幅值明显减小,直流侧电压平稳,功率因数提高到0.95以上。     

大型同步调相机惰转并网成功率计算方法

为提高大型同步调相机项目的经济性,中国大型同步调相机采用的是惰转并网方式。惰转并网相对于同频并网,其并网成功率与频差、相角差定值的设置关系密切。基于中国首批大型隐极同步调相机工程,首先估算出惰转工况下调相机的功率损耗,进而计算出调相机在额定频率点附近的频率滑差,最后提出了调相机并网成功率的计算方法,以及并网成功率与频差、相角差定值之间的关系。主机厂方和工程现场的同期试验情况验证了所提方法的有效性。     

配电网静止无功补偿器设计及其并联运行策略

此处设计了一种三相四线制配电网静止无功补偿器(D-STATCOM),可准确地补偿电网的无功电流和零序电流.设计了D-STATCOM并联运行策略,可保证多台设备同时运行,均衡各台设备的输出电流.采用独立的DSP芯片完成系统的监控和保护功能,保证系统的稳定与可靠.单独设计无功电流补偿控制和零序电流补偿控制,控制方法更加灵活.仿真和样机测实验证了系统的有效性,具有一定的实用价值.     

基于励磁电流差异的调相机失磁保护方案

首先研究了调相机的失磁故障行为及失磁调相机的暂态响应,结果表明已处于失磁状态的调相机在系统电压变化时仍有一定的无功响应能力.在此基础上,分析了基于无功反向特征的已有失磁保护方案在故障检测及保护动作方式上的不足.为了进一步优化调相机的失磁保护,深入研究了调相机的失磁过程并得出了失磁故障后励磁电源输出的测量励磁电流与励磁磁动势对应的实际励磁电流大小存在明显差异的故障特征.然后建立了实际励磁电流的计算模型,解决了实际励磁电流值不能直接测量的问题.在此基础上,构建了基于励磁电流差异特征的失磁保护判据,优化了保护动作方式,提出了相应的调相机失磁保护方案.最后,在PSCAD中建立了包含调相机在内的实际直流输电系统模型,通过仿真对比已有失磁保护方案及所提失磁保护方案的作用,结果验证了所提失磁保护方案的有效性.     

抑制多馈入直流换相失败的同步调相机优化配置方法

多馈入直流系统中交流侧短路故障发生后,导致交流系统电压持续降低进而引起多条甚至全部直流同时发生换相失败,使电网安全稳定性受到严重破坏。同步调相机具备过载能力,且其无功输出受系统电压影响小,在面对交流故障带来的电压跌落可以提供较强的无功支撑,从而抑制直流换相失败的发生。为了抑制直流换相失败,提出了一种抑制多馈入直流换相失败的同步调相机优化配置方法,对其安装地点及容量这两个方面同时进行了优化配置。首先从直流换相失败持续时间出发,且考虑各直流间相互作用,提出了一种抑制换相失败效果指标;然后根据电气距离确定了安装待选区域,由无功补偿响应指标筛选出同步调相机最佳补偿地点;随后建立了同步调相机配置优化模型,对最佳配置方案进行二阶段的求解,获得最终配置方案;最后在实际大电网仿真结果表明,所得最终解能够考虑经济性的同时有效抑制交流故障引起的多馈入直流换相失败。     

并联电容器组同步投切策略的研究

章论述了电容器组在不同连接方式和不同参考信号时对应的同步关合和同步切除控制策略。讨论了开关关合特性k和合闸时间偏差△tm对同步关合的影响，并给出了选择最佳目标投入相位的方法，为补偿电容器组同步关合控制系统的设计提供了理论依据和软件算法基础。     

基于SVPWM的静止无功发生器控制策略研究

考虑到实现和控制的经济实用性,针对低压配电网中静止无功发生器(SVG)的运行控制问题,提出了一种改进式控制策略,该控制策略有恒无功、恒电压两种控制方式,能满足不同用户、不同地区的功率补偿需求。其中,恒无功模式下的外环控制通过简单计算直接解耦q轴电流,避免了比例积分(PI)调节。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的SVG系统仿真模型,对所提出的控制策略进行了仿真验证,并提供了大量的实验和仿真数据,仿真结果表明:依据该控制策略设计的SVG系统响应速度快,直流电压稳定性好,动态补偿性能优,同时实现简单,因而具有一定的实用推广价值。     

大转动惯量负载双机同步控制策略仿真研究

针对双同步电机通过软性轴驱动大转动惯量压缩机传动系统轴振荡问题,设计了一种有转速差补偿转速微分的控制方案。该控制方案在经转速环控制的基础上,引入转速差补偿和转速微分,通过对转速及转矩进行补偿,起到增加阻尼抑制振荡的作用。在Simulink平台上搭建了双同步电机拖动压缩机模型及双同步电机同步控制模型,为控制策略研究提供依据。仿真结果表明,所提出的控制方案可显著地抑制扭振。