风电场动态无功补偿方案设计
长沙理工大学
硕士学位论文
风电场动态无功补偿方案设计
姓名：冯凯辉
申请学位级别：硕士
专业：电力系统及其自动化指导教师：马士英;周任军
20100401
风电场动态无功补偿装置性能分析与比较
风电场动态无功补偿装置性能分析与比较 牛若涛 (北京京能新能源有限公司内蒙古分公司,内蒙古呼和浩特 010070) 摘 要:近年来,随着风力发电接入电网规模的逐步扩大,风电场无功补偿装置的补偿能力和响应时间等参数越来越受到各方重视。同时,随着电力电子技术的快速发展,应用于风电无功补偿装置的新材料新工艺也不断涌现。文章简要介绍风电场无功补偿装置的发展历史,重点介绍目前常用的各种风电场无功补偿装置的工作原理和系统组成,对各种补偿装置的运行特性、主要参数进行了详细的分析与比较。 关键词:静止型动态无功补偿;SVC;T CR;SVG 中图分类号:T M7 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0095—03 2011年是我国陆上风电产业继续发展的一年,仅内蒙古地区就增加吊装容量3736.4M W,累计容量17594.4M W。随着区域性风电场开发容量的逐渐扩大,风电机组并网对系统造成的影响越来越明显。国内目前的风电场大多采用感应式异步发电机,并入电网运行时需要吸收系统的无功功率。在风电场集电线路母线安装无功补偿设备则可以提供异步发电机所需的无功功率,降低电网因输送无功功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。 本文结合目前风电场广泛使用的不同类型无功补偿装置的运行维护经验,从无功补偿装置的原理、系统组成及功能特性等方面进行了对比分析,得出了风电场最优的无功补偿配置方案。 1 无功补偿装置发展 风力发电机组多数是异步发电机组,输出有功功率的同时,需要从电网吸收一定的无功功率,容易引起并网点的电压波动,通常采用在风电场集电线路母线上安装静止型无功补偿装置SVC(Static V ar Compensator)的方式进行治理。SVC的发展历程大体可分为如下三个阶段: 第一阶段:早期的并联电容器组静态补偿装置,用电容器补偿容性无功。后来的磁阀式可控电抗器(M CR),采用直流助磁原理,利用附加直流励磁磁化铁心(自耦电抗器),改变铁心磁导率,实现电抗值的阶段性连续调整。这两种补偿方式调节能力差,目前已经基本淘汰。 第二阶段:晶闸管控制电抗器(TCR——Thy ristor Co ntro lled Reactor)与固定电容器(FC——Fixed Capacitor)配合使用的静止型动态无功补偿装置(TCR+FC),是目前风电场广泛采用的比较成熟的无功补偿方式,能够跟踪负荷变化,实现实时补偿。 第三阶段:基于电压源型逆变器原理的静止型动态无功发生器SVG(Static v ar g enerato r),国际上又称STAT COM(静止同步补偿器——Static Sy nchr ono us Compensato r,简称ST ATCOM),是近年推出的新型无功补偿装置,关键部件采用大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT——Insulated Gate Bipo lar T ransistor)可实现双向补偿,既能输出感性无功又能输出容性无功。 2 各种无功补偿装置原理简介 2.1 TCR型SVC 原理 图1 T CR型SVC原理图与波形图 如图1所示,U为负荷侧交流电压,Th1、T h2为两个反并联可控硅,在一定范围内控制其导通,则可控制电抗器流过的电流i。 i= 2 V (cos -cos t) 为Th1和Th2的触发角。 i的基波电流有效值为: 95 2012年第23期 内蒙古石油化工
风电场无功补偿相关问题及解决办法
[转载]风电场无功补偿相关问题及解决办法(一) 一般来说,风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行,只要变压器与主网联接,铁心的励磁无功损耗总是存在的。 1.风力发电系统简介 随着经济的快速增长和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染问题越来越突出。开发和利用可再生能源的需求更加迫切。风能作为可再生能源中最重要的组成部分和唯一经济的发电方式，由于其清洁无污染、施工周期短、投资灵活、占地少，具有良好的社会效应和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了一个快速发展的时期。 我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。随着风电场规模的增大，风电场与电网之间的相互影响越来越大而系统对风力发电系统的要求也越来越严格。对风电系统主要的两个要求是正常运行状态下的无功功率控制和故障状态下的穿越能力。 一般来说，风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行，只要变压器与主网联接，铁心的励磁无功损耗总是存在的。 风力发电系统中，风力发电机是能量转换的核心部分，风力发电机系统按照发电机运行的方式来分，主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两种。 对于恒速恒频发电机组，普遍采用普通异步发电机，这种发电机正常运行在超同步状态，转差率s 为负值，电机工作在发电机状态，且转差率的可变范围很小（s<5%），风速变化时发电机转速基本不变。在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳；发出的电能也随风速波动而敏感波动，若风速急剧变化，感应电机消耗的无功功率随着转速的变化而不断变化。由于恒速恒频发电机组自身不能控制无功交换并且需要吸收一定数量的无功功率，因此通常在机组出口端并联电容器组，但是单纯地依赖常规的补偿电容器是无法满足无功功率补偿要求，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功波动以及故障条件下的穿越能力。因此，恒速恒频发电机组需要静止无功补偿装置来优化其在正常条件和故障状态下的运行。在工程中通常采用静止无功补偿器SVC或STATCOM来进行无功调节，采用软起动来减小起动时发电机的电流。恒速恒频发电机组适合用于小功率，通常不高于600 kW的系统。
动态无功补偿设备(SVG)技术协议详情(实用标准)
35kV静止无功发生器成套装置 技术协议
第一节技术协议 一. 总则 1. 本技术协议书仅适用于中铝能源太阳山风电厂五期110kV升压站主变扩建工程动态无功补偿装置(SVG)的加工制造和供货。技术协议中提出了对设备本体及附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 2. 本技术协议提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规的条文，供方应提供符合本技术规引用标准的最新版本标准和本技术协议技术要求的全新产品，如果所引用的标准之间不一致或本技术协议所使用的标准如与供方所执行的标准不一致时，按要求较高的标准执行。 3. 本技术协议将作为订货合同的附件，与合同具有同等的法律效力。本技术协议未尽事宜，由合同签约双方在合同谈判时协商确定。 4. 供方保证提供的产品符合安全、健康、环保标准的要求。供方对成套设备(含辅助系统与设备)负有全部技术及质量责任，包括分包(或采购)的设备和零部件。 5. 本技术协议提出了对SVG技术参数、性能、结构、试验等方面的技术要求。 6. 若供方所提供的技术资料协议前后有不一致的地方，以有利于设备安装运行、工程质量为原则，由需方确定。 二. 标准和规 1. 合同设备包括供方向其他厂商购买的所有附件和设备，这些附件和设备应符合相应
的标准规或法规的最新版本或其修正本的要求。 2. 除非合同另有规定，均须遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准，尚没有国际性标准的，可采用相应的生产国所采用的标准，但其技术等方面标准不得低于国家、电力行业对此的各种标准、法规、规定所提出的要求,当上述标准不一致时按高标准执行。 3. 供方提供的设备和配套件要符合以下最新版本的标准，但不局限于以下标准，所有设备都符合相应的标准、规或法规的最新版本或其修正本的要求，除非另有特别说明外，合同期有效的任何修正和补充都应包括在。 DL/T672-1999 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》 DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》 GB/T 11920-2008《电站电气部分集中控制设备及系统通用技术条件》 GB 1207-2006 《电磁式电压互感器》 SD 325-89 《电力系统电压和无功电力技术导则》 DL/T 840-2003 《高压并联电容器使用技术条件》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》 GB 311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘配合》 GB 311.2-2002 《绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则》GB 311.3-2007 《绝缘配合第3部分：高压直流换流站绝缘配合程序》 GB/T 311.6-2005 《高电压测量标准空气间隙》 GB/T 11024.2-2001《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第2部分：耐久性 试验》 JB/T 8170-1995 《并联电容器用部熔丝和部过压力隔离器》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》
静态与动态无功补偿
**********. 静态补偿与动态补偿区别是什么？ 动态补偿，是近几年发展起来是一类先进的补偿装置，静态补偿是相对于动态补偿来说的。以前我们常见的补偿柜或者补偿箱，大多用接触器做电容的开关。因为接触器的反应慢，又要考虑电容器的放电时间，所以这类补偿装置的一个共同特点是投切间隔较长，最快也不过在5秒左右。 这样的速度，对于电焊机、行吊、锯木机，等等机器来说，就不能很好的补偿了。 为了解决这个问题，就采用了可控硅来做电容开关，可以将反应速度提高到毫秒，也就是可以跟踪负载的变化，级数先进的产品，几乎达到同步补偿的水平。这样的快速补偿装置，我们叫它“动态补偿”。 目前，国家对动态补偿的要求还比较低： 国家标准GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》中“6?13”的规定：动态补偿的响应时间不大于1秒。 JB/T 10695-2007《低压无功功率动态补偿装置》中“6?12?8”的规定：动态补偿的响应时间不大于2秒。 因此，按目前的标准，动态补偿就是：对电网功率因数变化，能在2秒以内反应并投切的补偿装置。 早期动态的补偿装置，因工作时没有接触器动作，没有吸合或释放产生的巨大响声，所以又称静止补偿。 那么，响应时间长的传统补偿装置，就是静态补偿了。 动态补偿的优点：反应快，补偿效果好，特别适用于负载波动剧烈的场合。动态补偿通常还有分补功能，可以对不平衡的负载做良好的补偿。 动态补偿的不足：价格高，可靠性还不够，自身耗能很大。在负载比较稳定的场合没有优势。静态补偿的优点：技术成熟，价格低廉，工作可靠，在一般场合补偿效果良好。所以使用很广泛。 静态补偿的不足：反应慢，对于负载波动大的设备无法补偿。静态补偿因成本限制，通常没有分补功能表。 特别指出：采用复合开关的补偿柜，不能算动态补偿，只能算静态补偿的改进产品，或者是介于动态补偿与静态补偿之间的改良产品。详见：第“20、复合开关是什么开关？” ************SVC&&SVG 止无功补偿器(Static Var Compensator——SVC)等。其中，SVC是用于无功补偿 典型的电力电子装置，它是利用晶闸管作为固态开关来控制接入系统的电抗器和 电容器的容量，从而改变输电系统的导纳。按控制对象和控制方式不同，分为晶 闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor——TCR)和晶闸管投切电容器 (Thyristor Switching Capacitor——TSC)以及这两者的混合装置(TCR+TSC)、 TCR与固定电容器(Fixed Capacitor)配合使用的静止无功补偿装置(FC + TCR) 和TCR与机械投切电容器(Mechanically Switch Capacitor——MSC)配合使用的 装置(TCR+MSC)。 为静止无功发生器(Static Var Generator——SVG)。它既可提供滞后的无功功 率,又可提供超前的无功功率。SVG分为电压型和电流型两种，图3给出了SVG装置
无功补偿装置几种常见类型比较
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
风电场无功补偿相关问题及解决办法
风电场无功补偿相关问题及解决办法 1. 风力发电系统简介 随着经济的快速增长和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染问题越来越突出。开发和利用可再生能源的需求更加迫切。风能作为可再生能源中最重要的组成部分和唯一经济的发电方式，由于其清洁无污染、施工周期短、投资灵活、占地少，具有良好的社会效应和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了一个快速发展的时期。 我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。随着风电场规模的增大，风电场与电网之间的相互影响越来越大而系统对风力发电系统的要求也越来越严格。对风电系统主要的两个要求是正常运行状态下的无功功率控制和故障状态下的穿越能力。 一般来说，风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行，只要变压器与主网联接，铁心的励磁无功损耗总是存在的。 风力发电系统中，风力发电机是能量转换的核心部分，风力发电机系统按照发电机运行的方式来分，主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两种。 对于恒速恒频发电机组，普遍采用普通异步发电机，这种发电机正常运行在超同步状态，转差率s 为负值，电机工作在发电机状态，且转差率的可变范围很小(s<5%)，风速变化时发电机转速基本不变。在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳;发出的电能也随风速波动而敏感波动，若风速急剧变化，感应电机消耗的无功功率随着转速的变化而不断变化。由于恒速恒频发电机组自身不能控制无功交换并且需要吸收一定数量的无功功率，因此通常在机组出口端并联电容器组，但是单纯地依赖常规的补偿电容器是无法满足无功功率补偿要求，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功波动以及故障条件下的穿越能力。因此，恒速恒频发电机组需要静止无功补偿装置来优化其在正常条件和故障状态下的运行。在工程中通常采用静止无功补偿器SVC或STATCOM来进行无功调节，采用软起动来减小起动时发电机的电流。恒速恒频发电机组适合用于小功率，通常不高于600 kW的系统。
风电场无功补偿计算
风电场无功补偿计算 摘要：电力系统的无功平衡和无功补偿是保证电压质量的基本条件之一，是保证系统安全稳定运行和经济运行的重要保障。随着风力发电在电力能源中所占比例增大，大规模风电场并网运行后，其无功补偿对局部电网的调教作用将更加明显。本文分析了影响风电场无功平衡的几个重要因素，虑影根据某风电场风机出力情况，计算风电场升压站的无功缺额，提出了无功配置建议。 关键词：风电场、无功补偿 1、引言 近年来我国风电产业取得了巨大进步，随着风电技术的日益成熟，风电已从过去的自发自用、独立运行的小型风力发电机发展成为多机联合并网运行的大型风力发电场。然而，风能的随机性和不可控性决定了风电机组的出力具有波动性和间歇性的特点：且风机大多为异步发电机，其运行特性与同步机有本质的区别。因此，大风电接入系统和远距离输送，往往存在无功平衡、电压稳定、输电通道允许的送电容量问题，有时会制约风电的发展【1、2】。风机为异步机，需吸收无功来发出有功。现大风机多为交流励磁双馈电机，采用恒功率因素控制模式的双馈电机能够提供一定动态无功支持，但其无功调节能力有限【3】。交流励磁双馈电机变速恒频风力发电技术是目前最有前景的风力发电技术之一，已成为国内、外该领域研究的热点。此方案最大的优点是减小了功率变换器的容量，降低了成本，且可以实现有功、无功的独立灵活控制。但其核心技术掌握在国外制造商手中，出厂风机的功率因素固定，不易在运行中进行调整，现阶段风电场的功率因素调节一般都为机组停机后进行调节，因此有必要对风电场的无功补偿计算，以确定风电场的无功补偿配置。 2、无功配置容量计算 风电场的无功容量平衡一般考虑有，风机的发出无功、电缆的充电功率、升压变的无功损耗、需向主网提供的无功功率。 1）风机的无功出力 风力发电机在向系统送出有功的同时，一般也同时送出无功，由于风机类型的限制，功率因素不易在运行中进行调整，其中出厂功率因素一般整定在1，或者0.98。若发出的功率，风机的无功出力为，其值为：
动态无功补偿技术的应用现状及发展 刘宪栩
动态无功补偿技术的应用现状及发展刘宪栩 发表时间：2018-05-31T10:36:53.397Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：刘宪栩王云昊刘楠 [导读] 摘要：在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。 （国网天津市电力公司城西供电分公司天津市 300190） 摘要：在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。对于电力用户来说,过多地从电网中吸取无功,不仅使电网损耗增加,也影响自身的用电和生产。可见无功功率对供电系统和负荷的运行都十分重要。但是,近些年来,随着我国工业的迅速发展,一些大功率非线性负荷的不断增多,对电网的冲击和谐波污染也呈不断上升趋势,缺乏无功调节手段造成了母线电压随运行方式的变动很大,引发了多种电能质量问题。主要包括:功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动。 关键词：动态无功补偿技术；应用现状；发展 引言 在电力系统的运行中，系统运行的安全性、可靠性和经济性、输送电能的质量是其最根本的问题。一些大功率负荷的投入、退出，或者系统局部故障等，都会造成系统中有功功率和无功功率的大幅扰动，从而对电网的稳定性和经济性产生影响。特别是如电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加，使得电力网发生电压波形畸变，电压波动闪变和三相不平衡等，产生电能质量降低，电网功率因数降低，网络损耗增加等不良影响。另外，现在的直流输电工程日益发展，大功率换流装置（无论整流或逆变）都需要系统提供大量无功功率。特别是一端为弱系统或临近的交流系统发生故障时，如果不能迅速补偿大幅度波动的无功功率，就会导致系统失控或瓦解。快速有效地调节电网的无功功率，使整个电网负荷的潮流分配更趋合理，这对电网的稳定、调相、调压、限制过电压等等方面都是十分重要的。 1动态无功补偿技术的现状 性能优良的SVC（静止无功补偿器）和技术更为先进的STATCOM（静止同步补偿器）已大规模应用于电力系统及工矿企业。 1.1同步调相机 早期的动态无功功率补偿装置主要为同步调相机,是传统的动态无功补偿设备,多为高压侧集中补偿,一般装于电力系统的枢纽变电站中,以减少因传输无功功率引起能量的损耗和电压降落。由于它是旋转电机,运行中的损耗和噪声都比较大,维护复杂费用高,且响应速度慢,所以难以满足快速动态补偿的要求。目前已逐渐退出动态无功补偿领域,在现场中仅有少量使用。 1.2静止无功补偿器（SVC） 静止无功补偿器（SVC）于20上世纪70年代兴起，现在是已经发展的很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置，其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（无功和电压补偿）。SVC装置的典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）和滤波器组（FC）。随着电力电子技术的不断发展和控制技术的不断提高，SVC向高压大容量多套并联的方向发展，以满足电力系统对无功补偿和电压控制的要求。南瑞继保在SVC的技术发展中做出了很大贡献，为国内外电网提供了多套大容量SVC系统。安装于新疆-西北联网工程第二通道750kV沙州变电站的SVC系统容量为-360Mvar（感性）～360Mvar（容性），由两套配置相同的SVC组成，直接接入变电站同一条66kV母线，每套SVC包含TCR(-360Mvar)×1，滤波器组(+180Mvar)×1。本工程SVC系统TCR单体容量达到360Mvar，直接接入电压等级高达66kV，开启了我国输电系统大容量、高电压动态无功补偿器的新篇章。 1.3静止同步补偿器（STATCOM） STATCOM系统基于电压源型变流器，采用目前最为先进的无功补偿技术，将IGBT构成的桥式电路经过变压器或电抗器接到电网上，适当地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，实现动态调整控制目标侧电压或者无功的目的。同时如果需要STATCOM在补偿无功的基础上对负载谐波进行抑制，只要令STATCOM输出与谐波电流相反的电流即可。因此，STATCOM能够同时实现补偿无功功率和谐波电流的双重目标。 南瑞继保研制的百兆乏直流换流站动STATCOM在南方电网±500kV/3000MW永富直流富宁换流站顺利投运，该项目是大容量STATCOM装置应用于高压直流输电领域中的首个成功案例。此STATCOM系统包含协调控制系统和两套35kV/±100MVArSTATCOM成套设备。换流阀采用多电平电压源型换流器结构，成套设备占地面积小、功率密度高，具备快速暂态无功补偿、目标电压控制、交流系统故障穿越、协调控制等功能，是缓解直流换相失败、无功电压调节等的最佳解决方案，代表着柔性交流输电和用户电能质量领域的前沿方向。 2动态无功补偿技术的发展 2.1电力有源滤波器 电力有源滤波器的基本原理如图1所示。 图1 电力有源滤波器的基本原理 电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型,目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。但电力有源滤波器现仍存在一些问题,如电流中有高次谐波,单台容量低,成本较高等。随着电力半导体器件向大容量、高频化方向发展,这类既能补偿谐波又能补
风电场无功补偿的目的和技术措施
风电场无功补偿的目的和技术措施 班级：2014021班学号：20140204 姓名：薛钰 摘要：随着风电技术的日益成熟，风力发电凭借其独有的优势，成为非化石燃料发电的重要来源。目前在风电接入电力系统方面，国内外学者进行了大量的探索和研究，并取得了诸多研究成果，但仍然存在着一些问题，如随着风电场规模的逐步扩大和风电容量在电网中的比例的逐渐增加，风电并网运行给区域电网所带来的影响逐渐暴露出来。作为新能源的重要组成部分，风能是一种可再生且无污染的能源，对风能的开发和利用得到了世界各国越来越多的关注和重视，与风电相关的技术和产业正在迅猛发展。文章分析了风电场中的无功补偿技术，总结了风电场无功补偿的特点，对无功补偿的方式进行了比较，提出了风电场中无功补偿的要点。 一．国内风力发电发展概况 我国是一个人口众多，资源相对不足的国家，能源利用方面结构又极不合理。有数据显示，截止到2008 年，尽管我国发电总装机容量达到7．92 亿千瓦，位居世界第二。但其中以煤为主的火电机组占比高达80％，电源结构不合理[8]。同时，由于我国正处在工业化和城镇化加快发展的阶段，能源消耗较高，消费规模不断扩大，特别是目前我们的经济增长方式还是高投入、高消耗、高污染的粗放型，这就加剧了能源的供求矛盾和对环境的污染。如 2008 年我国的石油对外依存度已达49．8％，我国二氧化硫排放量已居世界第一，二氧化碳排放量为世界第二，能源安全和环境问题正成为制约经济和社会发展的重要瓶颈。有关专家也已指出，随着我国工业化进程的继续深入，经济发展面临的能源、环境压力将会更大，加快发展替代能源已成为当务之急。 由此可见，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，要解决我国的能源问题，一个最好的出路就是发展新的清洁的可再生能源，其中合理的开发和利用风能成为解决问题的一种最有效的方法。国家发改委能源研究所原所长周风起认为：“风电是目前最具有竞争力、最可能实现商业化的可再生能源品种。太阳能目前还太贵，生物质能的产业化还很落后。”此外，利用风力发电的优势还主要表现在：太阳能的有效利用还与天气有关．而风机却不受天气影响可以昼
低压无功补偿系统硬件设计
摘要 本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。 该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。 关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP
Abstract This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design. The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment
动态无功补偿装置
随着现代电力电子技术的发展，产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。电力电子装置不仅可以发送而且还可以吸收无功功率，其本身也成为产生无功的功率源。在许多情况下，动态补偿有功功率或在补偿无功的同时也补偿部分有功功率，对改善电能质量会有更好的效果。随着电网中精密电能用户的增多，要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。近年来，为了进一步提高配电电能质量指标，出现了多种动态的改善电能指标的电力电子设备。这些提高电能质量和供电可靠性的技术称为契约电力(custom power)。补偿技术发展的初期，人们已经注意到补偿无功功率和补偿系统参数存在某些相同的效果，有时甚至会产生更适合用户的效果，因此，补偿参数技术在电网中有着重要的应用领域。最常用的是串联电容输电补偿，他对减少电压变动，提高电力系统稳定性起到重要的作用。 本文对电力系统中为提高电能质量所使用的各种补偿技术及动态补偿方式作了概括性的介绍，重点叙述了补偿技术的发展及其技术前景，讨论了正在开展的新的补偿技术以及补偿用能源的合理使用，并表明了对当前电网中应用各种补偿方式的看法和评价。电力电子技术应用于电网和用户后使电网上产生了更多的无功和谐波，而用于滤波的技术实际上与补偿技术是相互联系也是相互影响的，因此，对滤波技术的进展也作了介绍。 1 并联无功补偿 1.1 同步调相机 同步调相机是最早用于电网的无功补偿设备，适合于电网电压调节。但调相机的反应速度较慢，因此对瞬时电压波动效果较差。他以励磁电流调节来改变发出电压，从电压的幅值大小决定无功功率的输出，同步电机的启动和运行需要很大的维护工作量，这是他的弱点。同步调相机运行中转子有惯性，在故障瞬间调相机向系统输出短路电流，增大系统的短路容量。对系统容量偏小而且电网短路电流不够大的电网（如直流输电的受端），同步调相机还是有显著作用的。但是，在一般电网中，由于短路容量往往偏大，甚至于需要采取限流措施，不适合采用同步调相机。目前，除了需要加大短路容量外，作为无功和电压补偿的同步调相机已经被完全淘汰。 1.2 静止无功补偿器(static var compansator，SVC) 平滑动态补偿是指所补充进电网的无功电流，他是按照电网无功需求的变化而变化的。由于无功是与电压直接联系的，所以调节无功在很大程度上是为了系统电压的质量和电压支撑。 静止无功补偿器目前主要有以下2种类型，一种是晶闸管投切电容器
风电并网技术标准(word版)
风电并网技术标准(word版)
ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:
前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平
静止型动态无功补偿成套装置技术规范
35kV SVG型静止型动态无功补偿成套装置技术规范 1总则 1.l 本设备技术规范书适用于XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX工程XXkV 动态无功补偿与谐波治理装置，它提出了该设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2 本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方应提供符合工业标准和本协议要求的优质产品。 1.3 如果供方没有以书面形式对本技术规范书的条文提出异议，则意味着供方提供的设备完全符合本技术规范书的要求。 l.4 本设备技术规范书所使用的标准如遇与供方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。 1.5 本设备技术规范书经供、需双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。 1.6 本设备技术规范书未尽事宜，由甲、乙双方协商确定。 2工程概况 2.1环境条件 周围空气温度 最高温度 ℃ 37.8 最低温度 ℃ -37 最大日温差 K 25 1 日照强度 W／cm2 （风速 0.5m/s） 0.1 2 海拔高度 m 1805 最大风速 m/s 23.7 3 离地面高10m处，30年一遇10min平均最大风速 4 环境相对湿度（在25℃时）平均值 65% 地震烈度(中国12级度标准) 8 水平加速度 g 0.30 垂直加速度 g 0.15 5 地震波为正弦波，持续时间三个周波，安全系数1.67 污秽等级 III 泄漏比距 3.1cm/kV 6 最高运行电压条件下，制造厂根据实际使用高海拔进行修正，并提供 高海拔修正值 7 覆冰厚度（风速不大于15m／s时） 10 批注 [s1]: 需根据现场实际情况进行更改 第1页
电力设计中无功补偿自控方案的应用
电力设计中无功补偿自控方案的应用 发表时间：2019-06-21T10:55:08.703Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：王笃林王凡[导读] 摘要：在电力设计之中，无功补偿自控方案是其中重要的内容，影响着电力系统运行的稳定性。 （日照阳光电力设计有限公司 276800）摘要：在电力设计之中，无功补偿自控方案是其中重要的内容，影响着电力系统运行的稳定性。对此，本文将分析电力设计中，不同无功补偿自控方案的应用，包括电子式、单片机控制技术、PLC控制技术等，以期为相关人员提供参考。 关键词：电力设计；无功补偿；自控方案；单片机；PLC 前言：根据补偿方式的差异，可以将无功补偿分为以下三种，即集中补偿、分散补偿以及就地补偿等，每一种方式适用于不同的电力设计之中。另外，结合不同的补偿控制方式，还可以将无功补偿分为电子式、单片机控制式、PLC控制式。所以，在电力设计中，需要保证无功补偿自控方案的合理性、科学性，以此来降低电能的损耗，同时提高供电的稳定性。 1.电力设计中电子式无功补偿自控方案 在电力设计的过程中，电子式无功补偿自控方案实际上是由很多不同的分立元件组成的，包括相位检测、电流检测、相位显示与无功显示、无功值运算、cosφ额定调节、电平比较、电源、定时脉冲、投切控制、过压保护、电容器组、供电系统。其中，系统中的相位、无功运算、电流检测单元、投切单元、电容器等，是影响无功补偿自动控制的主要部件。结合电子式无功补偿控制方案的结构能够发现，其具有体积大、线路复杂、元件多等缺点，同时其使用的周期相对较短。如果电子式无功补偿系统在运行的过程中发生故障问题，而工作人员没能对其进行及时维修、恢复，那么就必须对无功补偿进行手动控制，影响电力系统运行的稳定性。因此，电子式无功补偿自控方案在电力设计中的应用较少，已经逐渐被更加先进的方式所取代。 2.电力设计中单片机控制式无功补偿自控方案 一般情况下，以单片机控制技术为基础的无功补偿自控系统，所涉及的模块较多，如显示模块、信号调理模块、控制补偿模块、键盘控制模块等。在系统运行的过程中，由于其具有先进指令集、单周期执行指令时间，所以可以确定单片机1MIPS/MHz的具体数据吞吐率，以此来解决功率消耗、处理速度之间的矛盾问题。在单片机的内核之中，包含很多相关的无功补偿指令，同时还存在32个寄存器，而寄存器与逻辑运算单元相互连接，保证指令能够在同一个周期中，对两个寄存器进行同一时间的访问。除此之外，单片机控制式的无功补偿自控方案，可以在很大程度上提高代码率，同时与传统的控制器比较，其数据的吞吐率具有明显的优势。 在单片机控制式的无功补偿自控方案中，处理AVR信号的过程为：（1）A/D转换器对电力系统中的信号进行采样；（2）基于FFT算法对所采集的电力信号，进行系统的分析与处理；（3）检查、判断电力系统中，当前的电压是欠压还是过压，电流的状态是否呈现为负值；（4）根据最终的判断结果，确定是否切除电容器。实际上，以单片机控制系统为基础的无功补偿自控方案，全部都是以模块的方式进行设计的，主要的模块包括电网参数计算模块、电容器投切模块、数据采集模块、显示与键盘模块。然后，工作人员以修改程序为前提，完成系统的调试以及连接[1]。例如：ADμc812型号的单片机，其在电力设计的无功补偿自控中发挥着重要得作用，其优势主要表现为：稳定性强、成本较低、结构相对简单等，目前在电力设计中的应用较为广泛。通常投切元件会使用继电器SSR，所以在运行的过程中不需要使用CUP实现系统的控制，解决了控制复杂等相关的问题，提高电力系统运行的安全性、稳定性。 3.电力设计中PLC控制式无功补偿自控方案 以PLC控制技术为基础的无功补偿控制方案，在设计的过程中主要使用稳压电源、输出电路、相角检测电路等。但是，对于电力系统中硬件电路的控制，基本上都是通过PLC实现的，包括清零电路、译码器、可逆计数器等。由于在无功补偿自控系统的运行中，相角检测电路输出的信号相对较弱，所以并不能对PLC的输入产生促进作用，进而需要以放大的方式，对该信号进行处理，然后才能够将其作为系统的输入信号。根据系统的实际控制需求，就能够利用PLC控制技术实现无功补偿自控的基本目标[2]。但是，PLC的输入点在容量大小方面存在局限性，因此应加入中间继电器，然后才能够将其作为输出电路。 根据PLC控制式无功补偿自控的流程，其主要就是将模块化设计、结构化设计进行了有机结合，提高系统中层次的有序性、鲜明性。这样的方案设计，便于系统中的检测模块随时完成相角信息的采集，同时与既定的参数进行系统的比较、分析，确定其中不相符的参数，切除系统中的补偿电容器，提高电力系统功率的合理性、规范性。例如：以S7-200西门子PLC为基础进行无功补偿自控设计，就可以基于系统中的时钟、日历等，完成电力系统中的投切工作，如果发现检测电路、单元模块发生故障问题，根据相应的时间进行设定，就可以自动完成投切工作，减少误动作现象的发生。另外，如果系统中的PLC发生故障，软件可以自动将输出中止，同样能够避免出现误动作，提高电力系统运行的安全性、稳定性。 结语：综上所述，电力设计中无功补偿自控方案包含的方式较多，工作人员必须结合电力系统的实际需求，采用合理的无功补偿自控方案。在这一基础上，可以充分发挥无功补偿的作用与价值，提高电力系统运行的稳定性，减少电力运行过程中所产生的电能损耗，增强电力系统的经济效益、社会效益。简言之，电力设计中无功补偿自控方案的应用，必须具被针对性、科学性。 参考文献： [1]陈超，童可君，杨艳.一种基于电子标签技术的电力安全工具系统设计与应用[J].科技创新与应用，2019（04）：86-87. [2]吕晓慧，徐永海，张雪垠.具有电动汽车快速充电接口的电力电子变压器低压直流侧设计[J/OL].现代电力，2019（02）：40-48[2019-02-14].
国家电网风电场接入电网技术规定
国家电网风电场接入电网技术规定（试行） 1范围 本规定提出了风电场接入电网的技术要求。 本规定适用于国家电网公司经营区域内通过110（66）千伏及以上电压等级与电网连接的新建或扩建风电场。 对于通过其他电压等级与电网连接的风电场，也可参照本规定。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用范围于本规定。 GB 12326－2000 电能质量电压波动和闪变 GB／T 14549－1993 电能质量公用电网谐波 GB／T 12325－2003 电能质量供电电压允许偏差 GB／T 15945－1995 电能质量电力系统频率允许偏差 DL 755－2001 电力系统安全稳定导则 SD 325－1989 电力系统电压和无功技术导则 国务院令第115号电网调度管理条例（1993） 3 电网接纳风电能力 （1）风电场宜以分散方式接入系统。在风电场接入系统设计之前，要根据地区风电发展规划，对该地区电网接纳风电能力进行专题研究，使风电开发与电网建设协调发展。 （2）在研究电网接纳风电的能力时，必须考虑下列影响因素： a）电网规模 b）电网中不同类型电源的比例及其调节特性 c）负荷水平及其变化特性 d）风电场的地域分布、可预测性与可控制性 （3）在进行风电场可行性研究和接入系统设计时，应充分考虑电网接纳风电能力专题研究的结论。为便于运行管理和控制，简化系统接线，风电场到系统第一落点送出线路可不必满足“N－1”要求。 4 风电场有功功率 （1）基本要求 在下列特定情况下，风电场应根据电力调度部门的指令来控制其输出的有功功率。 1）电网故障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电线路发生过载，确保电力系统稳定性。 2）当电网频率过高时，如果常规调频电厂容量不足，可降低风电场有功功率。 （2）最大功率变化率 最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参