配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器在江西電網(wǎng)中的仿真應(yīng)用

陳向杰

（江西吉安供電公司，江西 吉安343000）

1 DSTATCOM在浙贛線上饒牽引變的應(yīng)用

浙贛電氣化鐵道在江西境內(nèi)有玉山、上饒、橫峰、貴溪、東鄉(xiāng)、進(jìn)賢、向塘西、豐城、臨江鎮(zhèn)、新余、彬江、西村、萍鄉(xiāng)北等13個(gè)牽引站，江西電網(wǎng)與華中主網(wǎng)的聯(lián)系較薄弱，電網(wǎng)短路容量小，抗諧波和負(fù)序電流的能力最差，尤其東面的上饒地區(qū)和西端的萍鄉(xiāng)地區(qū)，位于電網(wǎng)末端，受電氣化鐵道的影響最大［1］。

2 沒有安裝DSTATCOM時(shí)的仿真分析

本系統(tǒng)仿真以上饒變?yōu)槔瑸V波器裝設(shè)在牽引變的27.5 kV側(cè)（牽引臂），電源用單相220 kV交流電代替。構(gòu)造適當(dāng)?shù)呢?fù)載，使?fàn)恳冊(cè)呺娏鹘咏裆阶?20 kV側(cè)實(shí)測(cè)電流，負(fù)載仿真模型如圖1所示［2］。在模型中，牽引變T的變比為220／27.5，容量為25 MVA；牽引變?cè)叀⒋芜叿抡娼Y(jié)果分別如圖2和圖3所示。圖中，us1、is1、us、is分別為牽引變?cè)呺妷骸⒃呺娏鳌⒋芜呺妷骸⒋芜呺娏鳌Ｓ蓤D2原邊仿真結(jié)果可以看出，系統(tǒng)電流發(fā)生嚴(yán)重畸變，電流總諧波畸變率為22.05%，諧波主要為奇次諧波，系統(tǒng)電壓畸變很小，系統(tǒng)電流滯后電壓，說(shuō)明系統(tǒng)電流含有一定的無(wú)功分量。

圖1 負(fù)載仿真模型

圖2 上饒牽引變?cè)叿抡娼Y(jié)果

由圖3次邊仿真結(jié)果可以看出，牽引臂電流發(fā)生畸變，同時(shí)引起電壓發(fā)生畸變；諧波主要為奇次諧波，牽引臂電流滯后電壓，說(shuō)明電流含有一定的無(wú)功分量。通過(guò)對(duì)牽引臂電流is進(jìn)行諧波分析，可以得到其基波與各次諧波值［3，4］。

浙贛線上饒地區(qū)電氣化鐵道的無(wú)功分析如圖4。從仿真結(jié)果可以看出，有功功率為5 940 kVA，無(wú)功功率為11 230 kVA，機(jī)車負(fù)載消耗大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)極低，功率因數(shù)僅為0.47。因此，必須對(duì)其進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。

圖3 牽引變次邊仿真結(jié)果

圖4 浙贛線上饒地區(qū)電氣化鐵道的無(wú)功分析

3 安裝DSTATCOM的仿真

諧波檢測(cè)模塊如圖5，仿真波形如圖6。從仿真結(jié)果可以出，APF的檢測(cè)環(huán)節(jié)檢測(cè)出機(jī)車負(fù)載的諧波電流后，經(jīng)過(guò)電流跟蹤控制電路，其輸出的實(shí)際電流可以精確地跟蹤指令諧波電流的變化，直流側(cè)電壓穩(wěn)定在40 kV左右，波動(dòng)很小［5］。經(jīng)補(bǔ)償后，電鐵系統(tǒng)電源電流的波形得到了極大的改善，接近于正弦波。

圖5 諧波檢測(cè)模塊

圖6 安裝DSTATCOM的仿真波形

4 結(jié) 論

本文著重研究了浙贛線電氣化鐵道通車后江西段諧波和無(wú)功最嚴(yán)重的上饒地區(qū)，并對(duì)上饒牽引變的電力機(jī)車進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，安裝DSTATCOM后，上饒地區(qū)電力機(jī)車負(fù)載的諧波和無(wú)功得到了明顯的改善，提高了故障后電網(wǎng)電壓的恢復(fù)能力，有利于江西電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［1］李新中，上官帖，孫 旻.浙贛電鐵的諧波負(fù)序?qū)麟娋W(wǎng)的影響分析［J］.華中電力，2005，3（18）：46－47.

［2］唐 杰.配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（DSTATCOM）的理論與技術(shù)研究 ［D］.長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2005.

［3］高大成.電力系統(tǒng)諧波、無(wú)功和負(fù)序電流綜合補(bǔ)償?shù)难芯浚跠］.保定：華北電力大學(xué)博士論文，2001.

［4］董云龍.靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）的仿真與實(shí)現(xiàn)［D］.南京：東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.