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(lián)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 STATCO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(shù)、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STATCO運行在給定無

2、功功率狀態(tài)的控 制模式。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(lián)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(lián)合控制， 或加權聯(lián)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

3、用無功控制方式，以降低與電網的無功交換，提高功率 因數(shù)，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

4、的電壓與無功功率 （或 無功電流）。從圖中還可見傾斜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，設置范圍一圖1 SVG的U/l特性圖中：l Cnom 額定容性電流；l Lnom 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：slope(inductiver )slope(capacitive )感性斜率； 容性斜率?？傂甭?K slope =slope(inductiver )+Kslope (capacitive )SVG的VI特性曲線的斜

5、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

6、輸出發(fā)生 了變化，即系統(tǒng)電壓越高，輸出感性越大（Qvg-c）,反之輸出容性越 大（ QSVG-A）。由以上解釋可知，SVG勺特性曲線斜率越大，SVG在容量輸出范 圍內的電壓偏差將越大；反之，SVG勺特性曲線斜率越小，SVG在容 量輸出范圍內的電壓偏差將越小。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

7、下（Qn為SVG額定容量）：當設置Kslope=1%寸，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 Kslope 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(shù)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

8、， 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(xiàn)電壓跌落，SVG各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空制系統(tǒng)檢測精度（一般為0

9、.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空制目標, 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 目標電壓和空制斜率, 目標電壓值應遵從上級調度指令, 空制斜率推 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SVGfe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 確定的電壓空制曲