静态同步补偿器

配电网静止同步补偿器

摘要：电能质量问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。配电网中无功电源是保证电力系统电能质量、降低电网损耗以及保证其安全运行所不可缺少的部分。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在配电网中能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题，越来越引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。

本文对D-STATCOM进行机理分析，采用Slmulink仿真软件，对基于强化学习自适应PID的D-STATCOM的补偿结果进行研究，仿真结果表明，配电系统使用D-STATCOM装置，使得电能质量得到了明显改善，强化学习自适应PID控制在功率因数的改善方面和对电压电流的滤波方面明显优于传统PI控制，并具有稳定范围宽、动态响应快、控制实现简单等优点。

关键词：静止同步补偿器；电能质量；MATLAB;仿真

DISTRIBUTION STATIC SYNCHRONOUS COMPENSA TION

Abstract: The Problem of electric energy quality affects seriously the safe operation of power network，especially reactive power and harmonics. As a new var compensator，Reactive power source is an indispensable part of improving power quality，reducing net loss and keeping system stable in the power network. Distribution Static Synchronous Compensator (D-STATCOM) can be an effective solution to power quality problems such as V oltage fluctuation and flicker，three-Phase voltage imbalance and harmonics pollution，which attract extensive attention for its perfect performance.

Based on the theory of dqo reference fame transformation the dynamic mathematical model of D-STA TCOM in dqo reference frame was deduced by introducing switch function.The control performances of the proposed control strategies and tradition PID control strategy are simulated and analyzed with simulink，which results show that the applying of D-STA TCOM to improve power quality is better. In the research of control strategy, reinforcement learning adaptive PID control on the ability of improving the power factor and filter of voltage and current is more competent than tradition PID.The reinforcement learning adaptive PID control for inverter has many advantages such as wide stability range，quick dynamic response，and easy realization.

Key words: Distribution Static synchronous compensation;Power quality; MATLAB; simulation

0 引言

随着“十二五”电网建设规划，我国电网将逐步形成全国联网，这就对系统运行稳定性与可靠性提出的更高要求，越来越多的用户向电力部门提出高质量供电的要求，电力用户的需求正在由原来量的需求向现在优质电能和高可靠性供电的需求转变。随着大量的高科技企业进入中国市场，在这场全局转变的战略过程中，电网的电能质量能否满足这些企业的要求将会成为一个突出的问题。抑制电力“污染”，“实现绿色配电，提供绿色电能”，从系统的角度思考，用科学的方法，完善的管理，有效的措施来提高配电网的供电质量。

电能作为人们广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。在满足工业生产、社会和人民生活对电能需求量的同时，提高对电能质量的要求是一个国家工业生产发达、科技水平提高、社会文明程度进步的表现，是增强用电效率、节能降损、改善环境、提高国民经济的总体效益以及工业生产可持续发展的技术保证。随着我国工业的不断发展，电力用户对电能质量的要求越来越高，然而电网中存在的干扰性电力

负荷对电能质量产生严重影响，在配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路等负荷不断增加。这些负荷的非线性、冲击性和不平衡性的用电特性，使网络中的电压、电流波形发生畸变，或引起电压波动、闪变和三相不平衡。此外，系统侧发生的雷击线路、投切电容器组、短路、断路等，都给供电质量造成严重干扰。大容量干妇胜负荷有电弧炉、轧钢机、矿井提升机和挖掘机等，它们从电网中吸收大量一的冲击性无功功率，引起电网电压波动和一闪变，严重影响电网的供电质量。另一方面，随着现代工业技术的不断发展和计算机技术的广泛应用，用电设备对电能质量更加敏感。低劣的供电质量将导致低劣的产品质量，特别是在重要工业生产过程中，供电的突然中断将会带来巨大的经济损失。因而电力用户对电能质量提出越来越高的要求。电能质量的改善对于电网和电器设备的安全经济运行都具有重要的意义。

在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最基本最重要的指标。电力系统的电压水平取决于电网无功功率的平衡，维持电网正常运行下的无功平衡是改善和提高电压质量的基本方法。由于当今电力系统超高压远距离输电系统的发展，系统消耗的无功功率日益增多，另一方面无功补偿容量相对不足，导致一些地区的超高压电网低谷时电压过高，而一些配电网在高峰时电压水平过低的状态。这些情况不仅严重犷威胁着电网的安全运行，而且也影响了用电户的正常生产和生活。要确保电网的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关，防止电压扰动的有效措施是对电力系统的无功功率进行控制。

本文采用强化学习自适应PID控制策略技术对静止同步补偿器进行优化控制。使用MATLAB仿真软件对其模型和算法进行仿真实验和研究，通过控制使得静止同步补偿器具有良好的动态和静态性能，使补偿器具有控制速度快、控制精度高等优点。并且克服目前使用传统PI控制算法中，当等效参数测量不准确或发生变动时所发生控制的误操作，实现控制器的自适应能力。实现动态的补偿无功功率，并有效的抑制谐波进而提高系统的功率因数、调节系统的电压。

1 D-STATCOM补偿原理及其应用1.1D-STATCOM的工作原理

随着GTO、IGBT等大功率全控型器件的出现，以及相控技术、脉宽调制技术(PWM)的日趋成熟，使得电力电子逆变技术得到了快速发展，配电静止同步补偿器正是基于此技术而发展起来的，并成为当今无功功率控制领域的研究热点。D-STATCOM 是FACTS家族中重要的并联型补偿设备。D-STATCOM的应用大大提高了电力系统的可靠性、安全性和稳定性，给使用者带来巨大的经济和社会效益。

以采用电压型桥式电路的D-STATCOM为例，其基本工作原理就是通过适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，从而吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

由于D-STATCOM在工作的时候通过IGBT等全控型器件将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，因此主要结构就是一个电压型逆变器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。其工作原理可以用图1-1所示单相等效电路图来说明。其中D-STATCOM的等效电阻和电感用R，L表示。

图1-1 D-STATCOM等效电路

变压器及线路损耗用R等值表示，图1-1中Us为D-STATCOM接入点处系统电压，e为D-STATCOM 交流侧电压。

D-STATCOM有两种工作状况:即容性工况和感性工况，如图1-2所示，δ为Us和e之间的相位差，

以Us滞后e为正，φ为电抗器的阻抗角，U L为等效阻抗器的两端电压。

图1-2 D-STATCOM 向量图

当e 滞后于Us 时，D-STATCOM 工作于容性工况，此时电流I 超前系统电压Us ，D-STATCOM 从系统吸收容性无功功率，为系统提供无功支撑;当e 超前于Us 时，D-STATCOM 工作于感性工况，此时电流I 滞后于系统电压Us ，D-STATCOM 从系统吸收感性无功功率。

1.2D-STATCOM 在改善电能质量中的应用

利用D-STATCOM 来改善电能质量主要有三个目标:提高功率因数和调节系统电压和消除无功电流谐波。虽然这三个目标都是通过D-STATCOM 向系统中注入无功电流来实现，但补偿的目的不同，其实现原理也不尽相同。 (1)

提高系统功率因数

图1-3 D-STATCOM 接线图

其中Es 为无穷大系统的等效电势，Rs +jXs 为由负荷端视入的无穷大系统等效戴维南阻抗，r+jx 是D-STATCOM 的等效阻抗，v 为D-STATCOM 接入点处的系统电压，也就是负荷的供电电压。当D-STATCOM 没有投入运行时，负荷电流中的无功分量完全由系统承担i sq ，i lq 如果i lq 较大，功率因数会很低，线路损耗也会大大增加。当D-STATCOM 接入系统后，将产生容性无功电流i cq ，补偿负荷无功电流i lq ，为系统提供无功支持。理想情况下，当i cq =-i lq 时，D-STATCOM 将完全抵消负荷无功电流，使系统功率等于1。

(2)调节系统电压

在电网中，两个节点之间的电压幅差值主要是由无功功率决定的，如果系统中无功功率过大，会产生很大的电压损耗，如果不能及时进行无功补偿，在负荷处会出现欠压现象。在图1-3中，假定无

穷大系统提供的有功功率和无功功率分别为Ps 和 Qs ，负荷的有功分量和无功分量为P L 和Q L ，D-STATCOM 补偿的无功功率为Q C 。则当D-STATCOM 没有投入运行时，负荷的无功功率完全由系统承担。当D-STATCOM 投入运行后，D-STATCOM 对负荷的无功功率进行补偿，以D-STATCOM 向系统发出感性无功功率为无功补偿的正方向。

此时系统的电压损耗为: V

V U X

Q Q R

P E

)

-+≈

由上式可以看出，只要适当控制D-STATCOM 无功输出Q C 的大小，就能调节系统的电压损耗，从而调节系统的电压水平。 (3)有效消除并抑制谐波

在进行无功功率补偿的时候，其交流侧输出的是幅值等于直流侧电容电压的方波序列，不是正弦波的交流电压，不可避免的会产生谐波分量，D-STATCOM 采用电力电子逆变技术的无功补偿方法，通过电路结构和脉冲触发方式消除输出电压和输出电流中的谐波成分，使其控制在要求范围之内。 1.3 D-STATCOM 和SVC 优势比较

静止无功功率补偿器(SVC)和静止同步补偿器(D-STATCOM)技术也应运而生。SVC 是使用晶闸管来快速的调整并联电抗器的大小及投切电容器组可以调节系统的电压，阻尼功率震荡，改善电力系统的稳定性，增加输电线路能力，并减少能量损耗。D-STATCOM 是自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态补偿无功功率目的。

输出特性:在系统在无功补偿装置装设点对无功功率的需用超出其额定容量时，SVC 退化为电容器或者电抗器，SVC 装置输出的无功功率与系统的电压的平方成正比，因此在电网电压降低时，SVC 装置输出的无功功率与系统的电压平方下降的比例而下降;而D-STATCOM 退化为恒定的电流源，D-STATCOM 装置输出的无功功率与电网的电压成比例，即输出的无功电流与系统的电压无关。在电压下降时，D-STATCOM 装置输出无功功率的能力

比SVC 强，在系统电压升高时，D-STATCOM 装置吸收无功功率的能力比SVC 要弱。

响应时间:由于SVC 装置TCR 部分采用的为不可关断晶闸管，因此一旦晶闸管导通，必须等电流为零才能自然关断，因此SVC 控制系统发出指令到晶闸管响应最大的延时为10ms ，加上TCR 本身的过渡过程，整个svC 装置的响应时间约为50-60ms 。而D-STATCOM 装置一为可控电流源，其延时主要是装置的固有时间常数造成，因此响应时间为20~3OmS ，最快的基于PWM 调制的D-STATCOM 装置响应速度可以在10ms 左右，虽然SVC 与D-STATCOM 装置响应速度都很快，但是D-STATCOM 装置响应速度更快些。

谐波方面:SVC 装置中TCR 部分由于晶闸管的非全开通必然产生谐波，因此SVC 装置必须安装额外的滤波器，在进行无功功率补偿的时候，其交流侧输出的是幅值等于直流侧电容电压的方波序列，不是正弦波的交流电压，不可避免的会产生谐波分量。D-STATCOM 采用电力电子逆变技术的无功补偿方法，通过电路结构和脉冲触发方式消除输出电压和输出电流中的谐波成分。

2 D-STATCOM 装置的仿真研究

利用MATLAB 附带的动态通用仿真软件包SIMULINK 对其进行系统建模仿真。MATLAB 是MathWOrks 公司为科学和工程计算而专门设计的高级交互式软件包。它集成了图示与精确的数值计算。而SIMULINK 则是MathW0rkS 公司随MATLAB 一道发行的功能非常强大的动态系统建模和仿真通用软件包。该软件包包含丰富的基本功能模块库和众多专业领域的工具箱，其中电力系统的模块库为Power system Blockset ，里面含有电源、元器件等众多模块库，可以用来进行电力系统方面的建模仿真。

2.1系统整体仿真

D-STATCOM 采用电流直接控制，是利用PWM(脉宽调制)技术对D-STATCOM 吸收的电流进行实时跟踪控制，控制算法采用强化学习自适应PID 算法，根据此原理，建立如图2-1所示的系统模型。

在该D-STATCOM 模型中，控制器是核心部件，

它主要包括数据采集模块、电量转换模块。

图 2-1 D-STATCOM 整体仿真模型

2.2控制器仿真模块 (l)控制器模块

如图2-2所示:本模块为核心的控制器模块，系统电压和D-STATCOM 输出电压经过电量转换模块转换成dqo 坐标系下的直轴交轴分量，与给定系统电压求差值，在经过电压调节器模块的调节得到所需补偿的电流的无功分量，其中电压调节模块中提出并采用强化学习自适应PID 控制算法，使得所需的无功电流可以根据系统的变化而准确变化，直流电容两端实测电压与给定电压值相比较后得出的误差经过电容电压调节器后得出所需的有功电流，其中的电容电压调节器亦采用强化学习自适应PID 控制算法，所得的有功电流和无功电流经过数学模型中的电压与电流的关系，转换成所需要的理想电压信号，电压信号经过脉冲触发器则产生一系列的脉冲进而触发硬件电路产生所需电压。 (2)数据采集模块

如图2-3所示:在本模块中，采集整个系统所控制和显示的电压、电流和有功功率无功功率等，包括系统的电压和电流、D-STATCOM 输出的电压和电流、系统的有功功率和无功功率等数据。

图2-2 控制器模块

图2-3 数据采集模块

(3)电量转换模块

如图2-4所示，在本模块中，系统电压经过锁相环获得当前t ωsin 和t ωcos 值，然后将经过低通滤波后的D-STATCOM 接入点处系统电压、

D-STATCOM 三相电流以及负荷三相电流转换到dqo 坐标系统，分别获得其直轴和交轴分量。

图2-4 电量转换模块

2.3 仿真波形分析

如图2-5所示，D-STATCOM 未投入系统时，系统的功率因数应该是0.707，D-STATCOM 投入后，系统功率因数的变化曲线，从图2-5中可以看出，经过短时间的震荡之后，系统功率因数稳定在1附近。所以D-STATCOM 有效地补偿系统中的无功功率负荷。

仿真过程中，在0.35时突加冲击性无功，由图2-6(a)可以看出，由于无功负荷的突加，引起系统节点电压的暂降。D-STATCOM 投运后，进行同样的实验，仿真图形如图2-6(b)所示，可见D-STATCOM 补偿突加的无功负荷，维持系统电压，改善电压质量。图2-7和2-8的两个波形图给出A 相系统电流在补偿前后的波形比较。从图中可以看出，在D-STATCOM 进行补偿前，系统电流滞后系统电压较为明显，且幅值为34.2A 。补偿后，系统电流的相位与系统电压的相位已趋于一致，而且电流的幅值也降到3OA ，所以从图中可以看出系统中的无功功率己经得到有效的补偿。

图2-5 D-STATCOM投入后系统功率因数变化曲线

a)D-STATCOM投运前系统节点电压

b)D-STATCOM投运后系统节点电压

图2-6 D-STATCOM投运前后系统节点电压对比

图2-7 补偿前系统A相电流波形

图2-8 补偿后系统A相电流波形

当D-STATCOM并入系统时，电容电压开始波动，当电容电压稳定后，D-STATCOM即进入稳定工作状态，图2-9所示的即是D-STATCOM直流侧电容电压的充电过程曲线图反映此过程。

图2-9 D-STATCOM直流侧电容电压曲线(标么值) 2.4 SVC和D-STATCOM仿真比较

在进行系统仿真时，为了体现D-STATCOM的优越性，使用相同的电力系统，分别使用SVC和D-STATCOM对系统进行无功补偿，图2-10为系统仿真模型

: 图2-10采用SVC和D-STATCOM的系统仿真模型

图2-11和2-12分别为SVC和D-STATCOM系统电压补偿对比图和系统无功功率补偿对比图，可以明显看出，使用SVC装置的系统电压和无功功率的动态响应都产生比较大的超调量，其补偿效果次于D-STATCOM。

图2-11 SVC和D-STATCOM系统电压补偿对比(标么值)

图2-12 SVC和D-STATCOM系统无功功率补偿对比(标么值)

2.5算法比较

在系统的仿真过程中，为了体现强化学习自适应PID控制算法的优越性，分别采用传统的PI控制和强化学习自适应PID控制算法对系统进行仿真，其仿真图如图2-13、2-14和2-15所示:可以看出强化学习自适应PID控制算法在系统的功率因数改善方面和对D-STATCOM输出电压和电流的滤波方面优于传统PI控制算法。

图2-13 强化学习自适应PID控制算法和传统PI控制算法的功率因数比较

a)电压幅频特性

b)电流幅频特性

图2-14 使用传统PI控制算法的电压、电流幅频特性

a)电压幅频特性

b)电流幅频特性

图2-15 使用强化学习自适应PID算法的电压、电流幅频特性

3 结束语

本文主要介绍D-STATCOM电路基本结构和工作原理，D-STATCOM在改善电能质量中的应用和稳定性分析.建立D-STATCOM系统整体仿真模型，包括控制器仿真模块、数据采集仿真模块和电量转换模块等，对建立的模型进行仿真研究，并进行强化学习自适应PID控制和传统Pl控制的算法仿真比较研究。仿真结果表明，配电系统使用D-STATCOM装置，使得电能质量得到明显改善，在控制策略的选择方面，强化学习自适应PID控制在功率因数的改善方面和对电压电流的滤波方面优于传统PI控制。

参考文献

[1]苑舜，韩水，配电网无功优化及无功补偿装置.北京:中国电力出版社，2003:5-20.

[2]姜齐荣，谢小荣，陈建业.电力系统无功补偿—结构、原理、控制与应用[M〕.北京:机械工业出版社，2004: 25-86.

[3]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿〔M」.北京:机械工业出版社，1998: 4-26.

[4〕陈志业，尹华丽，李鹏.电能质量及其治理新技术.电网技术，2006，26(7): 67-70.

[5]王仲鸿，沈斐，等。FACTS技术研究现状及其在中国的应用与发展.电力系统自动化，24(23)，2000:1-10. [6]王仲鸿，王强，等。柔性交流输电技术.机械工业出版社，2000.4:5-36.

[7]董云龙.静止同步补偿器(STA TCOM)的仿真与实现.【硕士学位论文】.南京:东南大学，2004.6-9. [8] Bhim Singh，JitendraSolanki，Vishal V erma. Neural network based control of reduced rating DSTA TCOM[C]. IEEE Indicon Conference，Chennai，India，2005:516-520.

[9]孙元章，王志芳.静止无功补偿器对电压稳定性的影响[J].中国电机工程学报，1997，17(6):373-376.

[10]彭军，尹忠东，冉文胜.静止无功补偿器研究现状及发展.四川电力技术.2006.6.V ol.29(3):26-29.

静止同步补偿器D-STATCOM

ＱＮ４００Ａ型　静止同步补偿器Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ

目录　１．概述－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－１　２．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的定义－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２　３．电能质量对用电设备的影响－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２　４．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ　的特点－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３　５．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的优势－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３　６．使用Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ实现的经济效益－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５　７．ＱＮ４００Ａ型Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ装置－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５　８．技术数据－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６　９．机械结构－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６　附录１：产品系列型号表－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６

１．概述　本产品是北京宾德森系统工程有限责任公司和清华大学电机系联合开发的高科技产品，目前在国内外都处于领先地位。　本产品是应用柔性交流输电技术（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ＡＣ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＦＡＣＴＳ）解决传统的无功补偿和常规的滤波装置不能有效地解决动态电能质量问题。　本产品适用于４００Ｖ以下配电系统，替代常规的无功补偿和滤除高次谐波装置，现在已被广泛的应用在石油、化工、电力、冶金、造纸、饮料等行业，也被广泛应用在楼宇、建筑、民宅、商场、餐饮等服务设施。　　主要特点：　 l可替代原来的电力补偿设备；　 l保护了现有的电力设备；　 l延长了电机、变频器等电力设备的寿命；　 l与原来的补偿设备相比，降低了电能的消耗。　　各种电力补偿装置性能比较表：　ＳＶＣ　ＳＴＡＴＣＯＭ电容器组　调谐电抗电容器组　谐波滤波器　　电容器单体　加装限流电抗器　一般　ＴＳＣ　无源滤波器　有源滤波器　补偿无功　可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　补偿无功响应时间　２０￣４０ｍｓ１ｍｓ　稳定电压　可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　避免涌流　不可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　避免谐振　不可以　不可以　可以　可以　可以　可以　可以　可以　滤除谐波　不可以　不可以　滤除一小部分　滤除一小部分　可以　可以　可以　可以　抑制电压闪变　不可以　不可以　不可以　效果不明显　不可以　可以　可以　能力强　改善三相不平衡　不可以　不可以　不可以　可以　不可以　可以　可以　可以　补偿快速变化无功　不可以　不可以　不可以　可以　不可以　可以　可以　可以　提供一定有功功率　不可以　不可以　不可以　不可以　不可以　不可以　不可以　可以　　２．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的定义

静止同步补偿器(STATCOM)仿真和研究设计

摘要电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。静止同步补偿器（STATCOM），作为新一代无功功率补偿装置，它与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点，引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。论文通过对STATCOM的现状和发展趋势，无功的产生和影响，无功补偿的意义的分析，进行了STATCOM工作原理的研究，并建立了STATCOM的数学模型，采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，选择合适的控制策略，在PSCAD/EMTDC环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，具有一定的参考价值。关键词：无功补偿；静止同步补偿器；瞬时无功； PSCAD/EMTDC；

ABSTRACT The problem of electric energy quality menaces seriously the safe operation of power network, especially reactive power and harmonics. The static synchronous compensator (STATCOM), takes the new generation reactive power compensation system, it compares with existing static idle work compensation system (SVC), has the adjustable speed to be quicker, the movement scope to be wider, the absorption idle work, the harmonic current small, to lose continuously low, uses the reactor and the capacity of condenser and the erection space to reduce and so on merits greatly, has caused the domestic and foreign scientific research and the project domain widespread attention. The paper through to the STATCOM present situation and the trend of development, the idle work production and the influence, the idle work compensation's significance's analysis, has conducted the STATCOM principle of work research, and has established the STATCOM mathematical model, uses based on the instant reactive power theory examination method, chooses the appropriate control policy, has carried on the simulation analysis under the EMTDC/PSCAD environment, after obtaining the simulation profile. The simulation result indicated that STATCOM can shoulder carries on fast the idle work compensation, confirmed that this model algorithm's rationality, the accuracy, have certain reference value. Keywords: Reactive power compensation; STATCOM; Instantaneous reactive; PSCAD/EMTDC;

新能源知识多项选择题

多项选择题多项选择题，在下列每题的四个选项中，有两个或两个以上答案是正确的。 1、20世纪90年代初，我国确立的新能源发展政策包括（ A B D E ）。（答案在3页） A. 因地制宜 B. 多能互补 C. 节约能源 D. 综合利用 E. 讲求效益 2、关于风的形成，以下说法正确的是（ B C D E ）。(答案在84页) A. 地面各处上空空气稀薄程度存在差异 B. 地面各处受太阳辐照后气温变化不同 C. 空气中水蒸气的含量不同 D. 各地气压存在差异 E. 高压空气在水平方向向低压地区流动 3 、以下（ A B C D ）文件与减少碳排放相关。*（答案在21页）（此题答案不确定是否正确） A. 《里约宣言》 B. 《21世纪议程》 C. 《联合国气候变化框架公约》 D. 《京都议定书》 4、目前,在我国取得成功的生物农业技术大多具有（A B C E ）的特点。(答案在237页) A. 高技术含量 B. 高资源利用效率 C. 减少污染排放 D. 低经济附加值 E. 劳动密集型 5、并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统的电网会产生（C D ）等不良影响。（答案在48页） A. 电流不稳 B. 热能流失 C. 谐波污染 D. 孤岛效应 E. 维护成本高 6、海洋能的主要形式有（A B C）。(答案在34页) A. 潮汐 B. 波浪 C. 盐度梯度 D. 洋流 E. 辐射 7、发展新能源技术装备和产业体系建设措施有（A B C D ）。答案在（27——29页） A. 完善新能源产业链建设 B. 建立技术创新体系 C. 制定和健全新能源发电设备、并网等产品和技术标准 D. 建立完善的新能源产业监测体系 8、生物质发电主要包括（A B C D ）等。（答案在130页） A. 农林废弃物直接燃烧发电 B. 农林废弃物气化发电 C. 垃圾焚烧发电 D. 沼气发电 E. 页岩气发电 9、以下与可持续发展有关的文件是（A B C D ）*（答案在21页）（此题答案不确定是否正确） A. 《我们的未来》 B. 《里约宣言》 C. 《二十一世纪议程》 D. 《京都议定书》 E. 《赫尔辛基宣言》 10、杰里米·里夫金在其著作中总结了人类经济发展的历史,发现（A B C ）的出现与结合,预示着重大经济转型时代的来临。(答案早200页) A. 新型能源系统 B. 新型交通 C. 新型通信技术 D. 新型工业技术 E. 新型农业技术 11、生物质直接燃烧技术包括（A B C D ）。（答案在127页） A. 炉灶燃烧 B. 锅炉燃烧 C. 垃圾焚烧 D. 固体燃料燃烧 E. 气体燃烧 12、以下属于战略性新兴产业有（ A C ）。（答案在8页） A. 新能源 B. 计算机 C. 新能源汽车 D. 高铁 13、生物制氢过程可分为（B D ）。（答案在130页） A. 有氧光合制氢 B. 厌氧光合制氢 C. 有氧发酵制氢 D. 厌氧发酵制氢 E. 光合发酵制氢 14、太阳能热利用技术包括（A B C D ）。（答案在40页） A. 太阳能建筑 B. 太阳能热水器 C. 太阳灶 D. 阳光温室大棚 E. 光伏发电 15、采用实时电价的优缺点包括（B D ）。(答案在189页) A、. 形成市民可随意投资的电力市场B. 能够根据供电和用电的状况实时调整供需关系 C. 强制民众进行电能存储 D. 提高电力系统的防灾抗灾能力 E. 不能利用新能源 16、我国电网调度实现了基于“三华”电网统一模型的实时数据采集和展示,这里的三华是指（A B D ）。（答案在183页） A. 华北 B. 华中 C. 华南 D. 华东 E. 华西 17、专业技术人员和企事业单位管理人员学习新能源知识重要性体现在（ A B C D ）。（答案在6页） A. 了解世界格局的新变化 B. 明确我国转变经济发展方式与调整产业结构的方向 C. 增加新能源领域的知识储备 D. 找到自身工作与新能源的结合点 18、我国新能源政策还存在问题包括（A B D E ）。（答案在23——24页） A. 统计报告及考核评价制度不健全 B. 具有核心竞争力的技术创新激励体系尚未形成 C. 国际能源合作日趋成熟 D. 新能源产业财税及投融资政策还没有体系化 E. 管理体系和市场机制不适应新能源规模化发展需要 19、我国光伏产业发展特点是（ A B C D ）。（答案在76——77页） A. 充分利用国内外市场要素，产业发展国际化程度高 B. 自主创新与引进吸收相结合，形成自主特色产业体系 C. 产业链上下游协同发展，推动光伏发电成本下降 D. 产业呈现集群化发展,有效提高区域竞争力

低压无功补偿控制器设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告课题名称低压无功补偿控制器设计系别专业班姓名评分导师（签名） 2011年5月6日中国石油大学胜利学院

低压无功补偿控制器设计开题报告 1国内外研究现状早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。（1）静止无功补偿器（SVC）早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。

静止同步补偿器(STATCOM)技术的应用及发展现状

浅谈STATCOM技术的应用及发展现状戚莹莹，吴江峰西安理工大学自动化学院，陕西西安710048 摘要静止同步补偿器（STATCOM）是柔性交流输电系统的核心。详细分析了静止同步补偿器的基本工作原理、分类、元器件选择等，对静止同步补偿器的控制方式进行了综合与比较，综述了静止同步补偿器的应用及发展现状，并提出今后静止同步补偿器的发展趋势。关键字静止同步补偿器；逆变器；控制方式 Abstract Keywords 1 概述静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM ）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。在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）[1]。静止同步补偿器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。我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM 的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。 2 STATCOM 的工作原理 2.1 基本工作原理 STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变

静止补偿器

1 概述静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）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。在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）。静止同步补偿器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。我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。 2 STATCOM 的工作原理 2.1 基本工作原理 STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变换器Voltage-sourced inverter，VSI）。图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。如图1 所示，STATCOM的主电路结构由直流侧大电容和基于电力电子器件的VSI 组成，通过连接电抗接入电力系统。图中，U1 是在理想情况下（即忽略线路及STATCOM 的损耗）将STATCOM的输出等效为一个可控电压源，US 是系统侧等效成的理想电压源，且两者相位一致。当U1跃US时，从系统流向STATCOM 的电流相位超前系

基于静止同步补偿器的不平衡负荷补偿

基于静止同步补偿器的不平衡负荷补偿发表时间：2019-03-13T11:39:33.407Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：张郝[导读] 摘要：分析了系统不平衡的产生和影响，建立了链式STATCOM的数学模型，设计了应用于不平衡工况下运行的STATCOM控制器，仿真验证了不平衡补偿的有效性。（广州电力设计院有限公司广州 510610）摘要：分析了系统不平衡的产生和影响，建立了链式STATCOM的数学模型，设计了应用于不平衡工况下运行的STATCOM控制器，仿真验证了不平衡补偿的有效性。关键词：静止同步补偿器；数学模型；不平衡补偿；PSCAD/EMTDC 前言随着电力工业技术的发展，电弧炉、整流器、变频调速装置、电气化铁路等非线性负荷的应用越来越广泛，影响电网电能质量。静止同步补偿器（STATCOM）技术是目前国内外研究的热点[1]-[5]，与传统无功补偿装置比较在运行范围、谐波、响应速度、占地面积等方面具有显著优势。本文首先介绍了不平衡负荷的特点，建立了链式STATCOM的数学模型，提出了一种应用于不平衡工况下的STATCOM控制方法，仿真验证了该控制方法的有效性。 1 系统不平衡的特点 1.1不平衡的产生如果电网电压不满足三相电网电压幅值相同，A、B、C三相顺序相角相差120°且波形为正弦波述要求则为三相不平衡系统，其主要原因有不对称故障、三线系统参数不对称等因素[4]。不平衡系统通常有三种情况，即系统电压不对称、负载不对称和运行不对称。当系统不对称时，负载电流就不对称，可以分解为正序分量和负序分量，负序电流会在发电机转子中感应出二倍频交流电流，引起机械振动、转子发热；负载不平衡主要是由于带单相负载或者系统三相带负载不同等；而当系统由于故障而处于非全相运行时，三相负荷严重不平衡，会产生大量的负序和零序分量。 1.2不平衡的影响当三相系统不平衡运行时，其电压、电流中会产生大量负序分量，会对系统和电器设备产生不良影响，主要包括[5]：（1）负序电压会产生制动转矩，使感应电机的最大转矩和输出功率下降，并增加铜耗。（2）当变压器带不平衡负荷运行时，变压器得不到充分利用；（3）三相不平衡系统中的负序分量会导致当动作于负序电流的保护装置误动作，还会使一些负序启动元件对系统故障的灵敏度下降；（4）不平衡系统中的负序电流和零序电流还会产生附加功率损耗，加大线路损耗。由以上可知，不平衡工况将会对电力系统中各电器设备造成较大影响，必须采取有效措施对其进行抑制。 2 链式STATCOM数学模型的建立 2.1 链式STATCOM系统简介链式STATCOM主要由三相链式逆变器构成。每一相逆变器由两个或多个单相全桥电路级联而成，总的输出为级联单元输出的迭加，三相逆变器经连接电抗器并入变电站母线。链式逆变器易于实现冗余和模块化生产，这可以大大提高装置可靠性。 2.2 链式STATCOM数学模型以三相星形连接链式STATCOM为例，建立链式STATCOM数学模型。STATCOM通过连接电抗器接入系统，由于STATCOM三相各自独立，故只对其一相运行进行建模。其微分方程可以表示为：（1）其中，N为级联H桥的单元数；为第个H桥上的直压；为逆变器电流；为电网相电压，V为其有效值；为电网电压与系统电压的夹角；为第j个H桥逆变器的开关函数，如图1所示，当开关器件1，3导通时，；当开关器件2，4导通时，。图1 H桥单元结构示意图通过傅里叶分析可以将直流电容电压分解为直流分量和交流分量之和，即（2）式中，为电容电压的直流分量，为电容电压交流分量。

statcom原理及控制方法要点

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。如果能研究一种新的电路拓扑克服由多重化变压器带来的诸多不便，那么将引起大容量STATCOM 技术的一次大的飞跃。多电平变换器技术的引入正是这个关键技术的不二选择

高等电力系统分析-课后习题

《高等电力系统分析》课后习题第一部分：电力网络方程对于一个简单的电力网络，计算机实现节点导纳矩阵节点导纳矩阵的修改方法。编制LDU分解以及因子表求解线性方程组消元，回代。试对网络进行等值计算。多级电网参数的标么值归算，主要元件的等值电路。第二部分：潮流计算简单闭式网络潮流的手算方法步骤第三部分：短路计算对称分量法简单不对称故障边界条件计算，复合序网的形成。第四部分：同步机方程派克变换同步电机三相短路的物理过程分析第五部分：电力系统稳定概述什么是电力系统的稳定问题什么是功角稳定和电压稳定广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性，如果系统能够满足对负荷的不间断的、高质量的供电要求，系统就是稳定的，否则系统就是不稳定的。通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定。电力系统的功角稳定指的是系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。电力系统的电压稳定性是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限(如不低于额定电压的70%)之内的能力，它与系统的电源配置，网络结构，运行方式及负荷特性等因素有关，带自动负荷调节分接头的变压器也对系统的电压稳定性有十分显著的影响。电力系统送端和受端稳定的特点是什么送端指电源，其稳定性主要是系统的各台发电机维持同步运行的能力，即功角稳定。受端稳定一般指负荷节点的电压稳定性和频率稳定性。电动机负荷则是一个以微分方程描述的动态元件，其无功功率与电压的平方成正比，电压下降时，其吸收的无功功率会显著下降。当电压低于系统的临界电压时可能出现电压崩溃。常用的电力系统稳定计算的程序都有哪些各有什么特点常用仿真程序： 1.PSASP中国电科院（PSCAD属于系统级仿真软件） 2.BPA美国 3.PowerWorld Simulator美国 4.UROSTAG法国和比利时 https://www.360docs.net/doc/de4600135.html,OMAC德国西门子公司 6.PSCAD/EMTDC (PSCAD属于装置级仿真软件) 7.PSS/E美国 8.MATLAB 9.RTDS实时仿真器大停电的影响是什么

_200Mvar静止同步补偿器的电网电压控制策略_刘锦宁

电力自动化设备 Electric Power Automation Equipment Vol．35No．5May 2015 第35卷第5期2015年5月 0引言静止同步补偿器STATCOM （STATic synchro -nous COMpensator ）是由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置，也是迄今为止性能最优越的无功补偿设备［1-5］。与常用的静止无功补偿器（SVC ）相比，STATCOM 响应速度更快、自适应能力更强、电压支撑效果更好，可为我国西电东送助力［6-7］。由于技术壁垒和贸易限制，国外最大容量的工程应用为美国Glenbrook 变电站±150Mvar 的STATCOM ，国内在2011年之前最大容量的应用为上海西郊变电站±50Mvar 的STATCOM ［8-9］。作为一种高新技术，国内外对于百兆乏级STATCOM 并入电网后的实际动态无功补偿策略和应用效果的介绍十分缺乏。 2011年8月在南方电网500kV 东莞变电站投运了世界上最大容量的STATCOM 装置，学术界和工程界对其控制保护RTDS 试验［10］、系统级控制策略［11］、人工短路试验［12］、控制功能试验［13］等均有深入的研究。东莞站STATCOM 作为我国自主研发的，产、学、研应一体化的科技攻关项目，相关机构在功能设计、产品研制和试验测试等方面做了大量的研究［14-16］。 2013年南方电网STATCOM 一期推广工程中又新上3个±200Mvar 的STATCOM 装置，这标志着国产化大容量STATCOM 技术的成熟化，相关的运行数据也日趋丰富。本文以2013年6月投运的南方电网STATCOM 一期推广工程中的500kV 水乡变电站（简称水乡站）STATCOM 装置为例，结合投运后半年的实际运行情况，介绍STATCOM 实际应用中最常用的稳态调压和暂态电压控制2种定电压控制策略，并结合STATCOM 的实际运行数据进行验证。文中所述均为实际工程数据，可为今后国内外相同工程实践提供借鉴。 1水乡站STATCOM 装置概况水乡站STATCOM 装置电压等级为35kV ，稳态容量为2×（±100Mvar ），暂态容量为2×（±150Mvar ），由一台500kV ／35kV 专用变压器通过高压开关接至500kV 母线。STATCOM 装置共分为2组，分别通过35kV 381、382开关并联在8号主变低压侧，2组STATCOM 装置采用三角形接法，每一相由2个连接电抗器和27级功率模块串联的阀组集装箱组成。STATCOM 一次电气接线图如图1所示。 2STATCOM 控制原理 STATCOM 工作时通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成与交流侧电网同频率的输出电压，当仅考虑基波频率时，STATCOM 可以等效地被视为幅值和相位均可以控制与电网同频率的交流电压源。STATCOM 通过电抗器连接到电网上，无功的性质和大小靠调节电流来实现。如图2、图3所示，设电网电压为U S ，STATCOM 输出的交流电压为U I ，则连接电抗X 上的电压U L 即为U I 和U S 的相量差，而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是STATCOM 向电网输出的电流I 。如果未计及连接电抗器和变流器（功收稿日期：2014-10-26；修回日期：2015-03-19 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目（2007BAA -10B02） Project supported by the Key Projects in the National Science &Technology Pillar Program during the 11th Five -Year Plan Period of China （2007BAA10B02）摘要：结合南方电网±200Mvar 链式静止同步补偿器（STATCOM ）的应用实践，研究了大容量STATCOM 对电网电压的控制策略。基于STATCOM 装置的动态无功补偿原理，介绍了STATCOM 装置4种控制模式，指出正式运行时仅采用稳态调压和暂态电压控制2种模式，根据目标母线电压自动进行模式识别和切换。介绍了稳态调压控制基本参数的设计，分析了该模式下STATCOM 对电网电压的调节范围和效果。通过对电网故障的针对性分析，设计了STATCOM 暂态电压控制逻辑，指出近端故障时可进入零无功的主动闭锁状态。对比全日电网电压曲线和STATCOM 无功曲线，印证了STATCOM 稳态调压模式可跟踪电网电压进行实时调节。分析故障录波数据，验证了STATCOM 在电网故障时可在20ms 左右达到90%的最大暂态输出的设计要求。实践证实了所述的STATCOM 的电网电压控制策略的可行性和有效性。关键词：STATCOM ；模式识别；稳态调压控制；暂态电压控制；无功补偿；电压控制；设计；应用效果中图分类号：TM 762；TM 714.3文献标识码：A DOI ：10.16081／j.issn.1006-6047.2015.05.005 ±２００Ｍｖａｒ静止同步补偿器的电网电压控制策略刘锦宁，刘洋，何伟斌（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞523000）

电力系统的柔性化技术

电力系统的柔性化技术电力系统是人类到目前为止构建的最庞大、最复杂的系统, 随着社会需求的变化、技术的进步, 它处在不断发展、变化和更新之中。当今社会正进入信息时代, 资源、环境及协调发展已成为社会生活和经济发展的重要课题。从发电、输电、配电到用电的各个环节, 现代电力系统对电能的量和质两方面的控制都提出了新的要求。本文就电力电子技术在电力系统中的应用进行分析论述。一、传统电力系统的构成与特点电力系统是为电能的产生、输送、分配与应用而构建成的人工系统。传统电力系统的构成主要包括发电机、变压器、传输线、电缆、电容器组、直接实现电能转换的用电设备及保护与控制设备。这些设备通过适当的方式进行连接, 组成有机整体, 确保电力系统在任何时刻都能够产生数量充足的电能满足系统负荷的要求。系统运行的目标在于以最小的运行成本、最大的运行可靠性、最高的电能变换效率, 实现电能的产生、传输与应用。电力系统依据电能的流程可划分为四个组成部分发电、输电、配电和用电。发电部分实现各种一次能源到电能的转换, 传统发电方式多通过储备水坝的形成, 煤的储存实现一次能源转换过程中的稳定性。传统电力系统中的发电机组以严格同步方式连接到一起, 通过功角与出口电压的调节实现输出有功与无功的调整。由于受自然条件和环境因素的限制,这些发电厂通常位于远离负荷中心,因而采用高电压等级输电成为电力系统输电的主要形式。传统电力系统在可控特性方面的主要特点可归纳如下： 1.由于目前的技术还不能实现大规模电磁形式的电能存储, 因而电力系统电能的发生、传输和应用必须同时完成, 不平衡的出现意味着系统运行的稳定性受到干扰; 2.各发电机组间必须严格保持同步。由于传统电力系统中的发电机组以同步方式连接到电网, 机组间的失步就意味着功率的振荡甚至稳定的破坏; 3.电力系统网络中的潮流只能由系统阻抗决定, 改变变压器分接头,可以在一定范围内改变潮流, 但很难满足系统对潮流控制准确性、快速性及频繁调节的要求; 4.供电模式单一。不同负荷对供电的可靠性要求不同, 对电能质量的要求不同。传统配电系统中, 仅提供电网的电力, 缺少针对不同负荷提供不同后备电源的供电方式; 5.电能质量控制主要以静态调节为主。如通过机械开关分组投切电容器通过有载分接头的配电变压器调节负荷的电压。这些调节方式无法满足负荷对精确、动态电能质量调节的需求; 6.用电负荷电能利用调节性能较差, 电能利用率较低, 传统电力系统中的负荷多将电网提供的电能直接转化为机械能、热能、光能等。如直接驱动的异步电动机、白炽灯、工频电炉等。这些转换设备的电能利用数量和质量通常由系统电压和频率决定,缺少有效调节手段。二、电力系统柔性化的必要性电力系统作为人类到目前为止是构建的最庞大、最复杂的系统, 随着社会需求的变化、技术的进步, 它处在不断发展、变化和更新之中。当今社会正进入信息时代, 资源、环境及协调发展已成为社会生活和经济发展的重要课题。这个时代对电力系统的需求呈现出一系列新的特点：

静止无功补偿器SVG发展及应用

静止无功发生器SVG 发展及应用

目录 1. 电能质量 (1) 2. 无功补偿 (1) 2.1. FACTS简介 (1) 2.2. 可调无功补偿技术方案 (2) 2.3. 有源滤波与静止无功补偿技术 (3) 3. SVG介绍 (5) 3.1. 静止无功发生器主电路的拓扑结构 (5) 3.2. 静止无功发生器的基本工作原理 (6) 3.3. 常见的几种无功电流检测方法 (7) 3.4. SVG和SVC优劣性比较 (8) 4. SVG 的研究现状及发展趋势 (10) 4.1. SVG 的国内外应用实例 (10) 4.2. SVG 发展趋势 (11) 4.3. SVG 应用范围 (12)

1.电能质量交流输电功率包括有功功率和无功功率。在有功功率不变的情况下，无功功率越大就会使功率因数降低，视在功率增大，从而需要增大发、输、配电设备的容量，增加投资和电力损耗费用；使输电线路电压降变大，不利于有功电力的输送与合理应用。但如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低，冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动，恶化电网的供电质量。对于给定的有功分布，要想使无功潮流最小以减少系统的损耗，就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。随着电网的不断发展，对无功功率进行控制与补偿的重要性与日俱增：①输电网络对运行效率的要求日益提高，为了有效利用输变电容量，应对无功进行就地补偿；②电源（尤其水电）远离负荷中心，远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳定性及电压控制问题；③配电网中存在大量的屯感性负载，在运行中消耗大量无功，使得配电系统损耗大大增加；④直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制；⑤用户对于供电电能质量的要求日益提高。因此，对电网的无功进行就地补偿，尤其是动态补偿，在输配电系统中十分必要。随着现代电力电子技术的发展，大量的大功率整流、变频装置应用于电力系统，由于这些设备大部分功率因数较低，在工作过程中需要大量的无功功率，给国家电网带来了很大的额外负担，直接影响到了电网的质量。电力电子装置本身还是一个谐波源，这些设备的大量应用使电网上的谐波污染日趋严重，严重影响了电力系统的供电质量，同时使系统留下严重的安全隐患。 2.无功补偿 2.1.FACTS简介柔性交流输电系统（以下简称FACTS）是美国电力研究所（Electric Power Research Institule，EPRI）N.G.Hnigornai博士于1986年首先提出。它具有控制速度快、控制灵活、可靠性高、可连续调节、可迅速改变潮流分布等优点。近年来成为电力系统稳定控制的一个重要研究方向。目前，主要的FACTS 装置包括三大类。第一类为并联装置，如静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC），它能够根据无功功率的需求自动补偿；静止无功发生器（Static Var Generator，SVG），它是最新出现的一种并联补偿装置，这是本文研究的主要对象。第二类为串联装置，如静止同步串联补偿器（Static Synchronous Series Compensator，SSSC）、晶闸管控制串联电容器（Thyristor Controlled Series Capacitor，TCSC）等。第三类为混合装置，如统一潮流控制器（United Power Flow Conrtollor，UPFC）相间潮流控制器（Interphase

静态同步补偿器

配电网静止同步补偿器摘要：电能质量问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。配电网中无功电源是保证电力系统电能质量、降低电网损耗以及保证其安全运行所不可缺少的部分。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在配电网中能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题，越来越引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。本文对D-STATCOM进行机理分析，采用Slmulink仿真软件，对基于强化学习自适应PID的D-STATCOM的补偿结果进行研究，仿真结果表明，配电系统使用D-STATCOM装置，使得电能质量得到了明显改善，强化学习自适应PID控制在功率因数的改善方面和对电压电流的滤波方面明显优于传统PI控制，并具有稳定范围宽、动态响应快、控制实现简单等优点。关键词：静止同步补偿器；电能质量；MATLAB;仿真 DISTRIBUTION STATIC SYNCHRONOUS COMPENSA TION Abstract: The Problem of electric energy quality affects seriously the safe operation of power network，especially reactive power and harmonics. As a new var compensator，Reactive power source is an indispensable part of improving power quality，reducing net loss and keeping system stable in the power network. Distribution Static Synchronous Compensator (D-STATCOM) can be an effective solution to power quality problems such as V oltage fluctuation and flicker，three-Phase voltage imbalance and harmonics pollution，which attract extensive attention for its perfect performance. Based on the theory of dqo reference fame transformation the dynamic mathematical model of D-STA TCOM in dqo reference frame was deduced by introducing switch function.The control performances of the proposed control strategies and tradition PID control strategy are simulated and analyzed with simulink，which results show that the applying of D-STA TCOM to improve power quality is better. In the research of control strategy, reinforcement learning adaptive PID control on the ability of improving the power factor and filter of voltage and current is more competent than tradition PID.The reinforcement learning adaptive PID control for inverter has many advantages such as wide stability range，quick dynamic response，and easy realization. Key words: Distribution Static synchronous compensation;Power quality; MATLAB; simulation 0 引言随着“十二五”电网建设规划，我国电网将逐步形成全国联网，这就对系统运行稳定性与可靠性提出的更高要求，越来越多的用户向电力部门提出高质量供电的要求，电力用户的需求正在由原来量的需求向现在优质电能和高可靠性供电的需求转变。随着大量的高科技企业进入中国市场，在这场全局转变的战略过程中，电网的电能质量能否满足这些企业的要求将会成为一个突出的问题。抑制电力“污染”，“实现绿色配电，提供绿色电能”，从系统的角度思考，用科学的方法，完善的管理，有效的措施来提高配电网的供电质量。电能作为人们广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。在满足工业生产、社会和人民生活对电能需求量的同时，提高对电能质量的要求是一个国家工业生产发达、科技水平提高、社会文明程度进步的表现，是增强用电效率、节能降损、改善环境、提高国民经济的总体效益以及工业生产可持续发展的技术保证。随着我国工业的不断发展，电力用户对电能质量的要求越来越高，然而电网中存在的干扰性电力