一起STATCOM暫態(tài)啟動(dòng)的錄波分析計(jì)算

包新宇　李慧

摘要：STATCOM稱為靜止同步補(bǔ)償器（也稱為SVG），是基于電壓源換流器的并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)輸出無(wú)功功率，原理上等同于靜止的同步調(diào)相機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)電壓突變時(shí)能實(shí)時(shí)啟動(dòng)暫態(tài)快速輸出無(wú)功功率以支撐系統(tǒng)電壓。文章從后臺(tái)報(bào)文、拷取錄波文件、分析計(jì)算輸出無(wú)功功率、計(jì)算暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間四個(gè)方面分析了STATCOM暫態(tài)啟動(dòng)的處理過(guò)程。

關(guān)鍵詞：STATCOM；暫態(tài)啟動(dòng)；錄波分析；無(wú)功補(bǔ)償裝置；無(wú)功功率 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM571 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

STATCOM暫態(tài)控制模式主要針對(duì)兩種情況：一是系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)，系統(tǒng)電壓發(fā)生快速波動(dòng)；二是系統(tǒng)發(fā)生接地故障，系統(tǒng)電壓發(fā)生快速大幅度跌落。這兩種情況都能通過(guò)STATCOM專用錄波裝置記錄下來(lái)，通過(guò)對(duì)錄波文件的數(shù)據(jù)分析就能知道STATCOM是否正確動(dòng)作、對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)電壓支撐是否起作用，所以說(shuō)對(duì)STATCOM暫態(tài)動(dòng)作錄波文件的分析是十分重要和必要的。本文以一起STATCOM暫態(tài)啟動(dòng)實(shí)例的錄波文件分析為例，講述錄波分析計(jì)算的方法。

1 暫態(tài)啟動(dòng)與返回的條件

運(yùn)行人員必須清楚了解STATCOM裝置在滿足什么條件下才會(huì)進(jìn)入暫態(tài)，這樣才能對(duì)STATCOM設(shè)備的正常運(yùn)行有全面的掌握。針對(duì)我站的STATCOM裝置設(shè)置，進(jìn)入暫態(tài)條件與退出暫態(tài)條件為如下：

滿足以下任一條件，STATCOM自動(dòng)進(jìn)入暫態(tài)控制模式（以500kV暫態(tài)條件參數(shù)為例）：（1）系統(tǒng)電壓變化率（du/dt）大于1.4kV/ms，且持續(xù)時(shí)間大于5ms；（2）系統(tǒng)電壓幅值越限（500kV相電壓大于323.9kV或者小于282.3kV），且持續(xù)時(shí)間大于5ms。

滿足以下所有條件，則STATCOM自動(dòng)退出暫態(tài)控制模式：（1）電壓變化率（du/dt）小于1.4kV/ms，且持續(xù)時(shí)間大于1s；（2）（以500kV電壓為控制目標(biāo)時(shí)，500kV相電壓小于323.9kV或者大于282.3kV）范圍內(nèi)，且持續(xù)時(shí)間大于1s。

以某500kV變電站2014年10月6日的一起暫態(tài)為例，后臺(tái)出現(xiàn)“暫態(tài)電壓控制啟動(dòng)狀態(tài)為合”“500kVdu/dt引起進(jìn)入暫態(tài)”“控制限幅變動(dòng)狀態(tài)為合”即表示STATCOM裝置進(jìn)入暫態(tài)，后臺(tái)出現(xiàn)“暫態(tài)電壓控制啟動(dòng)狀態(tài)為分”與“控制限幅變動(dòng)狀態(tài)為分”表示STATCOM裝置暫態(tài)返回。

2 暫態(tài)啟動(dòng)后錄波文件的提取

每次STATCOM暫態(tài)或故障時(shí)，錄波裝置會(huì)因?yàn)殡姎饬康耐蛔兞繂?dòng)或開關(guān)信號(hào)變位啟動(dòng)（如圖1），此時(shí)會(huì)自動(dòng)錄波存儲(chǔ)相關(guān)文件，并在裝置下方顯示錄波文件的時(shí)間和啟動(dòng)原因。根據(jù)STATCOM后臺(tái)報(bào)文到STATCOM控制室，在故障錄波屏用U盤導(dǎo)出該絕對(duì)時(shí)間的錄波。

圖1 進(jìn)入暫態(tài)報(bào)文

在面板插入U(xiǎn)盤，在面板下方的對(duì)應(yīng)錄波文件上右鍵，選擇導(dǎo)出錄波文件，就會(huì)存儲(chǔ)在U盤中。完整的錄波包括5個(gè)文件（圖2），一定要盡量拷全，否則可能打不開。當(dāng)電腦中有CAAP2008軟件時(shí)，選擇“*.CFG”文件即可打開該錄波。

圖2 STATCOM錄波5個(gè)文件

3 暫態(tài)啟動(dòng)錄波文件分析與計(jì)算

STATCOM錄波裝置主要記錄：500kV I母電壓、500kV II母電壓、220kV I母電壓、22kV II母電壓、35kV 8M電壓、381開關(guān)電流、382開關(guān)電流、1# STATCOM AB相/BC相/CA相電流、2# STATCOM AB相/BC相/CA相電流等。

3.1 調(diào)取錄波波形文件

運(yùn)行中元錄波在線軟件程序：CAAP2008X.exe，打開U盤導(dǎo)出的后綴為*.CFG波形文件，并在顯示下拉菜單中選中“顯示一次值、有效值”這樣顯示的數(shù)據(jù)才是我們計(jì)算所需的數(shù)據(jù)。

3.2 選取無(wú)功輸出峰值數(shù)值

我們計(jì)算的是STATCOM暫態(tài)啟動(dòng)時(shí)輸出的最大無(wú)功值，所以在選取波形曲線值時(shí)應(yīng)選取曲線中最大峰值。用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊顯示T1紫色軸線，放置在381開關(guān)或382開關(guān)CT至某一相最大峰值位置。

3.3 STATCOM無(wú)功的計(jì)算

主要是利用35kV 8M電壓和1# STATCOM AB相/BC相/CA相電流、2# STATCOM AB相/BC相/CA相電流。其中1# STATCOM的無(wú)功功率Q1=3×35kV 8M電壓（線電壓有效值）×1# STATCOM環(huán)內(nèi)電流（相電流有效值），即計(jì)算公式為Q1=3*Ua*Iab。為了減少計(jì)算誤差，電壓、電流需取三相有效值的平均值。結(jié)合本次錄波數(shù)據(jù)得出Q1=3*（21.861+19.517+19.367）/3*（2.182+2.013+2.052）/3=126.491，因兩臺(tái)STATCOM是均分無(wú)功輸出的，所以本次暫態(tài)啟動(dòng)輸出最大無(wú)功為Q=2*Q1=252.98MVar。我站兩臺(tái)STATCOM設(shè)置輸出最大無(wú)功為300MVar，所以本次暫態(tài)啟動(dòng)為正確動(dòng)作。

3.4 暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算

STATCOM裝置為目前最先進(jìn)同步無(wú)功補(bǔ)償裝置，響應(yīng)時(shí)間為20ms以內(nèi)。因此我們必須在每次暫態(tài)啟動(dòng)后都要計(jì)算裝置響應(yīng)時(shí)間來(lái)確認(rèn)裝置是否在毫秒級(jí)響應(yīng)。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊顯示橙色虛線軸線放置在絕對(duì)0值位置，然后鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊顯示紫色實(shí)線軸線放置在381開關(guān)Ia、Ib、Ic、首個(gè)峰值位置（如圖3），然后查看左下角有顯示T1（紫色虛線）、T2（橙色虛線）坐標(biāo)值以及TD值（=T1-T2）=172則為響應(yīng)時(shí)間17.2ms。

圖3 T1、T2

4 得出的結(jié)論

通過(guò)報(bào)文可知，此次進(jìn)入暫態(tài)條件為500kVdu/dt啟動(dòng)，再由計(jì)算得知，此次STATCOM暫態(tài)啟動(dòng)所輸出的最大無(wú)功為252.98MVar，小于限值300MVar，裝置響應(yīng)時(shí)間為17.2ms，所有數(shù)據(jù)都符合暫態(tài)啟動(dòng)條件，因此得出此次進(jìn)入暫態(tài)是正確啟動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

南方電網(wǎng)公司安裝的STATCOM靜止同步實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償裝置，是目前為止世界上直掛電壓等級(jí)最高、輸出容量最大的鏈?zhǔn)絊TATCOM，也是世界上首臺(tái)基于電力電子開關(guān)器件IEGT的高壓大容量STATCOM，而且是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度最快的大容量STATCOM，采用先進(jìn)的分相控制系統(tǒng)、先進(jìn)的優(yōu)化載波移相PWM技術(shù)和快速動(dòng)態(tài)電流跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)無(wú)功的快速響應(yīng)能力和電網(wǎng)不對(duì)稱故障的優(yōu)化補(bǔ)償能力。正因?yàn)镾TATCOM裝置器件的精密和先進(jìn)性，我們?cè)谌粘５谋O(jiān)控、巡視和維護(hù)工作中要求必須更細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾笞约?，特別是在裝置動(dòng)作時(shí)必須更嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心地去分析和處理，以保證STATCOM裝置的安全、穩(wěn)定、有效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：本方案為廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電職工創(chuàng)新項(xiàng)目成果（項(xiàng)目編號(hào)：ZG-DG2014-008）。

作者簡(jiǎn)介：包新宇（1983-），男，廣東電網(wǎng)公司東莞供電局高級(jí)工，電氣助理工程師，研究方向：變電運(yùn)行；李慧（1987-），女，廣東電網(wǎng)公司東莞供電局高級(jí)工，電氣助理工程師，研究方向：變電運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）