_200Mvar静止同步补偿器的电网电压控制策略_刘锦宁
交直流混合微电网互联逆变器改进控制策略
流负载可能一样多， 或者一者多、 一者少。 这就急
０ 引言
需一种电源既可以为交流负载提供一定的能量， 也
２．Ｇｕａｎｇｘｉ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２３ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＡＣ － ＤＣ ｈｙｂｒｉｄ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｉｎｔｅｒｌｉｎｋｉｎｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ
源转换或者直流电源转换很难满足要求。 因此， 提
出了既可以为交流负载提供能量也可以为直流负载
提供能量的混合网， 我们称之为交直流混合微电
网 ［９－１４］ 。 交直流混合微电网的存在大大减少了备用
电源的容量， 提高了供电可靠性， 使用户的满意度
得到大幅度提高。 在交流网与直流网共同组成的交
直流混合微电网系统中， 互联逆变器 （ ｉｎｔｅｒｌｉｎｋｉｎｇ
摘 要：针对传统控制的电压、 频率存在的有差调节问题， 提出了交直流混合微电网互联逆变器改进控制策略。
该控制策略是将电压补偿值与频率补偿值输送到 ＰＩ 控制器， 得到的补偿电流再与参考电流进行叠加， 最终使交
流频率和直流电压进一步接近额定值。 通过对比仿真实验的结果， 验证了该文所提出的方法的有效性和优越性。
ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｔｏ
电网不平衡下模块化多电平整流器控制策略
电网不平衡下模块化多电平整流器控制策略张瀚超;匡洪海;王建辉;朱国平【摘要】为解决目前电网不平衡下模块化多电平整流器存在负序电流以及电压二次谐波影响系统稳定性的问题,在传统单一正序电流内环控制方法存在有功功率扰动大、整流器直流侧电压存在二次谐波问题的基础上,提出了一种基于信号延时法和双电流内环控制结合的控制策略.该策略以电流指令算法为基础,对电流的正、负序分量进行分离并计算,采用PI调节器,实现对正、负序电流的无静差控制,也可以有效降低有功功率p(ωt)的扰动,有效抑制整流器直流侧电压的二次谐波.仿真实验结果表明,该控制策略具有较好的抑制效果.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2019(033)003【总页数】9页(P46-54)【关键词】电网不平衡;电流指令算法;信号延时法;PI调节器;双电流内环控制【作者】张瀚超;匡洪海;王建辉;朱国平【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲 412007【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言已有关于模块化多电平整流器（modular multilevel converters，MMC）的建模与控制方面的研究，主要建立在交流系统三相电压对称的理想情况下，而在实际应用中，电网处于非理想状态，存在不平衡情况。
若依然按照平衡条件下的控制策略对整流器进行控制，将会导致整流器交流侧出现负序电流，同时直流侧也会出现特征及非特征谐波电压和电流，影响整流器的正常运行，降低整流器输出波形质量[1-3]。
所以非理想电网下的有效控制策略，对于整流器性能的提升有着重要意义[4-5]。
目前，大部分的电流调节方式采用双同步旋转坐标系下的PI（proportional integral）调节器、静止坐标系控制下的PR（proportion resonant）调节器，以及静止坐标系控制下的正序同步旋转坐标系下的比例积分谐振（proportion integrator resonant，PI-R）调节器。
同步发电机励磁系统建模导则-国网
Q/GDW 142-2006
前言
本标准根据国家电网公司《关于下达 2004 年度国家电网公司技术标准制订计划的通知》（国家电 网科[2004]337 号文）编制。
本标准用于建立电力系统稳定计算用的发电机励磁系统数学模型。励磁系统部件的数学模型与 GB/T7409《同步电机励磁系统》和 IEEE Std421.5《IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies》相一致，励磁系统整体数学模型与 GB/T7409 规定的发 电机励磁系统数学模型相一致，且适合在广泛使用的电力系的模型应符合 GB/T7409 和 IEEE Std421.5-1992 的要求。 3.2 由于受数据获取和程序编制的限制，在满足稳定分析要求的情况下，可采用具有适当精度的简化 模型。 3.3 通过测辨建立与实际励磁系统结构一致的励磁系统数学模型——原型模型。 3.4 根据原型模型建立电力系统稳定计算用的励磁系统模型——计算模型。 3.4.1 可选与原型模型结构一致的计算模型——等同计算模型。等同计算模型可以是电力系统计算程 序中的固定模型，也可以是其自定义模型，直接将原型模型参数转换为等同计算模型参数。进行发电机 空载阶跃的仿真和试验校核，确认等同计算模型参数。 3.4.2 无法选择与原型模型结构一致的计算模型时，首先进行发电机空载阶跃的仿真和试验校核，确 认原型模型参数。其次选择与实际励磁系统结构相近的计算模型——近似计算模型，进行计算校核，即 原型模型和近似计算模型在电力系统分析程序上进行发电机负载下的大、小扰动计算，调整近似计算模 型的参数使得两种模型响应的差别在许可范围内。 3.5 进行稳定计算至少应提供自动电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、调差特性和强励限制数学模 型和参数，进行电压稳定计算和中、长期稳定计算还应当提供低励限制（UEL）、过励限制（OEL）和伏 赫限制数学模型和参数。
STATCOM
用， 提高电网应对 电压崩溃能力和电压合格率 ， 并 已在 工程 中实际应 用。本策略能够最大限度地发挥 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ
的作用 ， 提高 电网应对电压崩溃能力和 电压合格率。 关键词 ：静止无 功补偿器 ； 地区电压无功控制系统 ； 协调控制 ； 动态无功 中图分类号 ：Ｔ Ｍ７ ３ ４ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ８ ９ ３ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ９ — ０ ０ ６ ４ — ０ ５ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ８ ９ ３ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ９ ． １ １
Ｃｏ ｏ ｒ ｄｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ＳＴＡＴＣ０Ｍ ａ ｎ ｄ ＡＶＣ
ＨＵＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ｕ ｎ
（ Ｆ ｏ ｓ ｈ ａ ｎ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｇ ｒ ｉ ｄ Ｃ ｏ ｒ ｐ ， Ｆ ｏ ｓ ｈ ａ ｎ ５ ２ ８ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｖ ｏ ｈ ａ ｇ ｅ ＆ ｖ ａ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ （ Ａ Ｖ Ｃ） ｌ ａ ｃ ｋ ｓ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ
ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ Ｔ ＡＴＣ ＯＭ ａ ｎ ｄ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｇ ｉｄ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｓ ｕ ｒ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｐ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｅ ｌ ｉ ｇ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｒ ａ ｔ ｅ ．
SVG和DVR调研报告
SVG、DVR调查报告SVG介绍：SVG是电力电子系统中典型的设备，它通常由检测模块、控制预算模块及补偿输出模块组成。
其工作原理是由外部检测模块检测出电流信息，然后由控制预算模块对电流信息进行分析，给出补偿的驱动信号，由补偿模块给出补偿电流。
其作用是迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。
作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。
目前，国际上最先进的SVG产品是STATCOM---静止同步无功补偿器。
SVG主要功能：1) 动态补偿电网无功功率，暂态响应时间小于1ms；2) 动态抑制特定次（3，5，7，11次）电流谐波；3) 可以瞬间提供一定有功功率，补偿电网电压跌落和闪变；4) 并网后可以自动运行，不需要人员操作；5) 中文图形液晶显示，人机界面清晰友好；6) 具有完善的自诊断和监视功能，对故障可具体定位，方便调试；7) 具有完善的软硬件看门狗，保证装置可靠运行；8) 具有完善的在线运行状态监视功能；9) 准确测量并显示系统当前的各个状态量市场前景分析：随着社会经济的高速发展，钢铁、煤炭、交通等行业得到了蓬勃的发展，在生产制造过程中，大型异步电机、电焊机、车床群、空压机、压力机、冶炼、轧钢、大型交换机、电灌设备、电气机车等对电能质量的要求尤其高，但在实际情况中，电压的波动很大，功率因数相对较低，造成了资源的严重浪费，不利于企业的生产和发展，所以安装加装补偿设备成为改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。
节能大功率电力电子设备制造业是一个新兴行业，涉及重大节能技术，为先进制造业、国家重大装备制造业及高技术产业，受国家多项政策支持。
节能大功率电力电子设备制造业运用的技术主要为电力电子技术。
近年来，电力电子技术和相关产业在国内外飞速发展，已经渗透到电能的产生、输送、分配和应用的各个环节，广泛应用到工业系统、电力系统、交通系统、通信系统、计算机系统、新能源系统和日常生活中，是使用电能的其他所有产业的基础技术，拥有着巨大的市场需求。
光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究
光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究#付文启！，杨鑫！，管飞！，谷昱君！，黄永章“[!.华北电力大学新能源电力系统国家重/实验室，北京102206；2.华电(烟台)功率半导体技术研究院有限公司，山东烟台264000]摘要：大规模新能源发电并网降低了系统惯性和一次调频能力。
新能源同步机(MGP)可以提供无延时的、真实的旋转惯量。
介绍了新能源经MGP并网的系统结构和惯量水平，计算了MGP对初始频率变化率(ROCOF)的抑制作用。
然后基于光伏(PV)驱动MGP并网的直流电压反馈控制策略,提出了一种定减载率控制算法，并引入频率反馈环，形成PV调用有功储备驱动MGP参与电力系统调频的控制策略。
通过3机9真系统对控制算，并一步对比了源、网功率 PV采用不同方式并网参与系统一次调频的。
结，控制PV经MGP并网能为系统提供的频率。
关键词：新能源电网；新能源同步机；一次调频；减载控制中图分类号：TM341文献标志码：A文章编号：1673-6540(2021)05-0079-07doi：10.12177/emca.2020.239Research on Photovoltaic Driving Motor-Generator Pair to Participate in Frequency Regulation Under Load Shedding Controt**FU Wenqi1,YANG Xin,GUAN Fei,GU Yujun1,HUANG Yongzhang1，2[1.State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources,North China Electra Powec University,Beijiny102206,China;2.NCEPU(Yantai)Powec Semiconductor Technolooy Research Instituhe Co.,Ltd.,Yantai264000,China]Abstraci:The inteeration of large-scale renewable eneryy source reduces the rotationat inertia and primag frequence reeulation capability of powec systems.Motor-generatoc pair(MGP)system can provide the real rotational inertio withoui delay.The system structure and匚皿匸上诅level of a renewable energy integration MGP are introduced.The damp effect of MGP on the initial rate of chanye of frequency(ROCOF)is calculated.Based on the DC veltaye feedback control strategy of MGP driven by photoveltaio(PV)inteeration,a constant load shedding control aleorithm is proposed.A frequency feedback loop is introduced,and then the inteerated control strateyy of MGP driven by PV paeeicipaeinyin poweessseem feequencseeyueaeion isfoemed.Fina e s,eheouyh a3-bus-9-nodesimueaeion ssseem,ehe eoad sheddinyconeeoeaeyoeiehm iseeeified.Thessseem peimaesfeequencseeyueaeion e f eceofPV ineeyeaeion bs di f eeenemeehodsiscompaeed in ehecondieionsofehepoweefeuceuaeinyofsouecesideand yeid side.Theeesueeshows ehaeundeeeheineeyeaeed coneeoeseeaeeys,PV ineeyeaeion deieinyMGPcan suppesseeonyeefeequencssuppoeeeoehe ssseem.Key words：new energy grip；motor-generator pan；primary frequency regulation；load shedding controt收稿日期：2020-12-17；收到修改稿日期：2021-03-14*基金项目：贵州电网公司科技项目(067600KK52180007)作者简介：付文启(1997-)，男，硕士研究生，研究方向为新能源电力系统稳定与控制’0引言新能源机组发电量的，同步电机电源数量降，电网化⑴。
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电力自动化设备
ElectricPowerAutomationEquipmentVol．35No．5
May2015第35卷第5期
2015年5月
0引言静止同步补偿器STATCOM（STATicsynchro-
nousCOMpensator）
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35kV381、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US，STATCOM
输出的交流电压为UI，则连接电抗X上的电压UL即为UI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）
ProjectsupportedbytheKeyProjectsintheNational
Science&TechnologyPillarProgramduringthe11thFive-YearPlanPeriodofChina（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：TM762；TM714.3文献标识码：ADOI：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）第35卷电力自动化设备
率模块）的损耗，STATCOM的工作原理可以用图3
所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只
需使UI与US同相，仅改变U
I幅值大小即可以控制
STATCOM向电网输出的电流I是超前还是滞后UI
90°，并能控制该电流的大小。
当STATCOM工作在满容量情况下，系统总损
耗约为1.2%，其中本体损耗约为0.8%
，
专用变压器
损耗约为0.4%。轻载运行时，STATCOM的损耗会
更小。实际运行时STATCOM交流侧电压与电流相
位差非常接近90°
，在控制算法中考虑了损耗，
采用
三相电压分相控制和通过锁相环节来进行相位补偿，以达到实时精确控制的目的。
3定电压控制模式3.1STATCOM的控制模式识别水乡站STATCOM主要有暂态电压控制模式
、
远方控制模式、稳态调压模式、恒无功输出模式4种控制模式，系统级控制策略框图如图4所示。
其中稳态调压模式、恒无功控制模式优先级最
低，由变电站内的监控后台人机界面进行预先设定，
且2种模式只能选其一。远方通信下令的远方控制模式优先级稍高，主要通过调度中心的远方后台进行下令，主要包括远方定值（定电压或定无功）和远
500kV5008开关500kV1号母线500kV8号主变
阀组集装箱
连接电抗器
35kV8号母线35kV381开关35kV382开关
1号STATCOM2号STATCOM图1水乡站STATCOM装置电气接线图Fig.1ElectricalwiringofSTATCOMofShuixiangSubstation
I
图4±200MvarSTATCOM的系统级控制策略框图Fig.4System-levelcontrolschemeof±200MvarcascadedSTATCOM
MUX电压、
电流测量
数据预处理
暂态电压控制模式
远方控制模式
稳态调压模式
恒无功输出模式
Upcc
远方通信
设定无功参考值
QTVR
QRCR
QCVR
QCQR
稳态／
暂态
稳态模式：
1.远方2.调压3.恒无功
手动调整控制模式人机界面控制模式选择
系统状态，故障信息
控制500kV或220kV
控制参数可手动设定
MUX+300Mvar-300MvarQref参
考电流计算U
35
Upcc
远方通信
Iref_bc
Iref_ab
Iref_ca
U220
I220
U500
I500
U35
I35
开关状态量
+-UI+-US
UL
X=ωL+-
图2STATCOM等效电路Fig.2EquivalentcircuitofSTATCOM
IUS
UI
UL=jωL
I滞后UI90°（a）STATCOM向电网输出感性无功功率IUIUL=jωLUSI超前UI90°
（b）STATCOM向电网输出容性无功功率
图3STATCOM等效电路的相量图Fig.3PhasordiagramofequivalentSTATCOMcircuit
UI
UL=jωLU
S
II
UIUL=jωL
US
I滞后UI90°（c）STATCOM向电网输出容性无功功率I超前UI90°
（d）STATCOM向电网输出感性无功功率