STATCOM应用于配电系统的仿真研究

论文摘要

近年来,随着我国电力工业的不断发展,大范围的高压输电网络逐渐形成,同时对电网无功功率的要求也日益严格。无功电源如同有功电源一样,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。电网无功功率不平衡将导致系统电压的巨大波动,严重时会导致用电设备的损坏,出现系统电压崩溃和稳定破坏事故。因此,无功补偿对电力系统十分重要,研究无功补偿有着重要的现实意义。静止同步补偿器（STATCOM）是最近发展的新型的无功补偿装置。它将自换相桥式电路通过变压器或者电抗器直接并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制交流侧电流,就可以使电路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。本文介绍了STATCOM的系统结构图,对它的工作原理进行了详细的描述。建立了STATCOM的动态数学模型,应用劳斯-赫尔韦兹判据对其稳定性进行深入的分析,研究表明STATCOM具有结构稳定性。本文采用一种多电平多重化的主电路结构,有效提高装置电压等级、容量,消除谐波,并应用MATLAB对其进行装置仿真。快速、准确地检测系统特征量是STATCOM运行的前提条件,利用瞬时无功功率p-q变换准确性的特点,研究基于瞬时无功功率理论的检测技术,并通过仿真校验其性能。本文建立了天津钢管有限责任公司配电系统的仿真模型,对STATCOM维持系统电压的能力进行了功能测试。设计的STATCOM装置控制规律实现了无功电流的间接控制,不仅可以抑制系统电压跌落,而且能使直流侧电压保持稳定。对于投入STATCOM装置的配电系统进行仿真,仿真证明了装置的可行性,可以有效地提高电能质量。理论上分析了STATCOM装置不同的参数对于直流侧电压的影响,并且进行仿真验证。通过比较得出STATCOM比SVC有更强的电压支撑能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无功补偿对电力系统的影响
• 1.2 无功补偿的发展概况
• 1.3 STATCOM 在配电系统中的发展
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 STATCOM 原理及稳定性分析
• 2.1 STATCOM 的系统构成
• 2.2 STATCOM 工作原理概述
• 2.3 STATCOM 数学模型的建立
• 2.4 STATCOM 稳定性分析
• 2.5 小结
• 第三章 STATCOM 装置仿真及检测技术
• 3.1 STATCOM 主电路结构
• 3.2 STATCOM 装置仿真
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的STATCOM 检测技术
• 3.4 小结
• 第四章 STATCOM 的应用研究
• 4.1 系统电路等值
• 4.2 STATCOM 的控制规律
• 4.3 STATCOM 对系统的影响
• 4.4 STATCOM 各种参数对电容电压的影响
• 4.5 STATCOM 应用于7 节点配电网的仿真研究
• 4.6 SVC 与STATCOM 的比较
• 4.7 小结
• 第五章 结论及展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢