上海西郊变statcom的测控技术研究

论文摘要

220千伏西郊变地处上海市西北部中心区域,是上海电网黄渡分区中心变电站,电力负荷集中,功率交换量大。其母线电压随负荷变化率大,现有的无功补偿装置又无法在系统故障时真正提供动态的电压支撑,不利于该地区电网的稳定运行。因此,如何安全、可靠、有效地,特别是在系统发生故障的情况下,控制住西郊变母线电压就成了一个值得关注的课题。STATCOM链式静止无功补偿成套装置,属于柔性交流输电系统(FACTS)中潮流控制装置,其无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定,在电压低时仍能提供较强的无功支撑,并且可从感性到容性全范围内连续。STATCOM还可以抑制电压闪变,提高系统暂态稳定水平,结合我国的国情和已有的技术,发展STATCOM应是解决我国电压稳定问题的有效手段调节。本文是作者在硕士生研究期间在STATCOM链式静止无功补偿成套装置方面科研的总结,主要包括以下内容:(1)研究提出50MVA STATCOM装置总体方案设计。经过对多种方案的分析、比较,并结合20MVA STATCOM装置的研制经验,确定50M STATCOM主电路采用链式结构的逆变器,功率器件采用IGCT。STATCOM装置主要由三相链式单相逆变器、六台连接电抗器、高压开关柜、升压变压器、控制/监测单元/保护单元、水冷却系统、中央控制台及远程控制台等组成。连接电抗器、升压变压器及水冷系统散热装置安装于室外,室内分为高压室、控制室、逆变室、水冷系统室及备件室。(2)测控系统是STATCOM装置的核心部分之一,它通过测量、计算,产生并控制驱动开关器件的脉冲来控制装置的运行,完成STATCOM装置需要完成的各项任务。论文详细介绍了上海220千伏西郊变±50MVar STATCOM成套装置的控制系统、检测与故障诊断系统以及通讯系统设计,并对测控系统的实现方式作了分析。(3)如何使STATCOM装置在研制后安全合理的投入上海电网运行是目前最急于解决的问题。论文以成套链式STATCOM装置中的链节单元为实验对象,采用背靠背的连接方式对所有的链节两两进行试验。实验结果表明,主电路单元、控制与保护单元、检测与故障诊断单元及冷却系统在试验期间都应无异常现象发生。论文最后对上述研究成果进行了总结,指出发展STATCOM装置具有巨大的社会效益,对国民经济发展有积极的意义,代表了现阶段无功补偿、电能质量控制的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外同类设备状况对比分析
• 1.2.1 STATCOM 的技术优势
• 1.2.2 国内外同类设备的发展动向与趋势分析
• 1.2.3 技术经济分析
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 第二章 50MVA STATCOM 装置总体方案设计
• 2.1 50MVA STATCOM 装置构成
• 2.2 50MVA STATCOM 装置主电路
• 2.2.1 功率器件
• 2.2.2 主电路结构
• 2.2.3 链式结构STATCOM的优点
• 2.2.4 主要运行参数及元件参数
• 2.2.5 逆变器损耗计算
• 2.2.6 单相逆变器单元
• 2.2.7 启动电源
• 2.2.8 IGCT 过电流保护
• 2.2.9 过电压保护
• 第三章 西郊变statcom 测控系统的实现
• 3.1 概述
• 3.2 基本原理
• 3.3 控制功能
• 3.4 检测与故障诊断系统功能
• 3.5 外部接口需求
• 3.6 CAN 总线光纤网
• 3.7 STATCOM 监控数据层结构
• 第四章 STATCOM 装置的链节试验
• 4.1 概述
• 4.2 背靠背控制器构成
• 4.2.1 构成
• 4.2.2 功能设计
• 4.2.3 信号接口
• 4.2.4 上位机控制软件
• 4.3 背靠背控制器试验
• 4.3.1 低电压重复触发试验
• 4.3.2 高压大电流重复触发试验
• 4.3.3 额定工况 8 小时连续运行试验
• 4.4 单相链式无功发生器 IGCT 阀的型式试验
• 4.4.1 试验对象
• 4.4.2 电磁干扰
• 4.4.3 STATCOM 阀的型式试验
• 4.4.4 运行试验和例行试验
• 4.4.5 周期触发和熄灭试验
• 4.4.6 功率损耗和温升试验
• 4.4.7 链节各部位温升试验
• 4.4.8 链节过电流试验
• 4.5 结论
• 第五章 全文总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间撰写的主要论文