基于WAMS的多STATCOM穩(wěn)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略

劉 策，霍利民

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001)

基于WAMS的多STATCOM穩(wěn)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略

劉 策，霍利民

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001)

隨著電網(wǎng)電力需求不斷的增大，電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定能力和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償能力顯得格外重要。STATCOM在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)與無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備協(xié)調(diào)控制，可以實(shí)現(xiàn)母線電壓的有效控制和系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償。為了實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，根據(jù)STATCOM現(xiàn)有的5種控制模式，借助廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)，形成多個(gè)STATCOM穩(wěn)態(tài)模式協(xié)調(diào)控制策略。該策略利用WAMS實(shí)測(cè)信息靈活切換STATCOM控制模式，且與有載調(diào)壓變壓器配合，實(shí)現(xiàn)STATCOM穩(wěn)態(tài)模式與有載調(diào)壓的協(xié)調(diào)控制，提升區(qū)域電壓穩(wěn)定性。在IEEE39節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。分析結(jié)果表明，該策略能改善區(qū)域系統(tǒng)電壓過(guò)低情況，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。

靜止同步補(bǔ)償裝置；廣域測(cè)量系統(tǒng)；控制模式；協(xié)調(diào)控制

0 引言

柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission System，F(xiàn)ACTS)提升現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率和安全穩(wěn)定的能力尤為突出，很好地確保了電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行[1-2]。靜止同步補(bǔ)償裝置(Static Synchronous Compensator，STATCOM)作為并聯(lián)型的FACTS，具有吸收或補(bǔ)償無(wú)功功率的能力，在遠(yuǎn)距離交流輸電系統(tǒng)和風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著改進(jìn)電能質(zhì)量、提高輸送容量以及增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼等方面的作用[3]。廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)能精確快速地測(cè)量系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電氣量，為電力系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)提供了方便，在更好地進(jìn)行全網(wǎng)控制方面起到了關(guān)鍵的作用，展示了良好的應(yīng)用前景[4]。

在電網(wǎng)電力需求量大，負(fù)荷高度密集的地區(qū)。一旦因?yàn)閯?dòng)態(tài)無(wú)功支撐不足而使負(fù)荷中心出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的電壓潮流就會(huì)發(fā)生劇烈變化，就可能造成系統(tǒng)電壓嚴(yán)重失穩(wěn)，使整個(gè)系統(tǒng)崩潰。通過(guò)利用STATCOM的技術(shù)，能夠有效改善電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓可靠性和穩(wěn)定性，并使其抵御電網(wǎng)事故的能力得到提升。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)STATCOM接入系統(tǒng)的控制策略方面的研究和利用取得了部分成果。文獻(xiàn)[5]提出了統(tǒng)一潮流控制策略，該策略中輸電線路末端的母線電壓是根據(jù)本地測(cè)量的電氣量再經(jīng)過(guò)潮流計(jì)算得到的，計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜。此時(shí)可以直接用WAMS中的PMU裝置直接實(shí)時(shí)測(cè)得兩線路末端母線電壓幅值和相位角等信息，更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)了線路有功功率和無(wú)功功率協(xié)調(diào)控制的過(guò)程。WAMS系統(tǒng)信號(hào)傳輸滯后對(duì)控制效果影響較大[6]，時(shí)滯的存在使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制變得更加復(fù)雜和困難，也是系統(tǒng)不穩(wěn)定的根源之一。文獻(xiàn)[7]根據(jù)自由權(quán)矩陣?yán)碚摵蛢?yōu)化算法，提出一種抗時(shí)滯的多FACTS廣域協(xié)調(diào)控制算法，采用WAMS信號(hào)給出一種多FACTS集中協(xié)調(diào)控制形式，以保持多機(jī)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。但是該控制算法計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，權(quán)的不確定性較大，優(yōu)化過(guò)程的結(jié)果不易得到。文獻(xiàn)[8]針對(duì)裝有PSS、大型風(fēng)電場(chǎng)和FACTS設(shè)備的電力系統(tǒng)，基于廣域信號(hào)設(shè)計(jì)的廣域協(xié)調(diào)控制器利用粒子群算法進(jìn)行全局參數(shù)優(yōu)化，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。但是該粒子群算法網(wǎng)絡(luò)權(quán)重的編碼和遺傳算子的選擇都比較復(fù)雜，因此全局參數(shù)的優(yōu)化不易實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[9]提出了一種可控制動(dòng)電阻控制器(Thyristor Controlled Braking Resistor, TCBR)廣域協(xié)調(diào)優(yōu)化策略，該策略采用三級(jí)共態(tài)預(yù)估算法對(duì)本地控制器進(jìn)行全局的非線性遞階最優(yōu)化協(xié)調(diào)。該控制策略能參考實(shí)時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)WAMS提供的實(shí)時(shí)信息來(lái)確定和校正每個(gè)本地控制器的控制參數(shù)，由此使控制器適應(yīng)不斷變化的系統(tǒng)運(yùn)行情況，保證隨時(shí)獲得最優(yōu)的控制效果。

本文參照STATCOM 5種基本控制模式，根據(jù)廣域測(cè)量系統(tǒng)的原理、功能及應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)多STATCOM系統(tǒng)，結(jié)合PMU實(shí)時(shí)信號(hào)，利用系統(tǒng)級(jí)、裝置級(jí)的分層控制的思想，提出系統(tǒng)運(yùn)行在不同狀態(tài)時(shí)各STATCOM之間協(xié)調(diào)控制策略。該策略能充分利用WAMS實(shí)測(cè)信息來(lái)靈活切換STATCOM合適的控制模式及目標(biāo)，使各STATCOM與其臨近動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置間的控制相互協(xié)調(diào)，同時(shí)有載調(diào)壓變壓器也隨時(shí)配合STATCOM動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)STATCOM穩(wěn)態(tài)模式與有載調(diào)壓的協(xié)調(diào)控制，從而提升區(qū)域電壓穩(wěn)定性。

1 STATCOM的不同的控制模式

根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度和控制的需要，STATCOM 需要儲(chǔ)備部分無(wú)功容量參與日常系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)調(diào)壓環(huán)節(jié)，同時(shí)作為AVC系統(tǒng)的子單元，參與到全網(wǎng)無(wú)功和電壓控制當(dāng)中。為維持暫態(tài)電壓穩(wěn)定并減少低壓釋放的負(fù)荷，就要求STATCOM動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量要大且響應(yīng)速度要快。

在進(jìn)行協(xié)調(diào)控制之前，首先要對(duì)STATCOM的不同控制模式進(jìn)行總結(jié)。根據(jù)系統(tǒng)的不同運(yùn)行情況，STATCOM的控制模式分為暫態(tài)控制、穩(wěn)態(tài)控制和阻尼控制；其中暫態(tài)控制就是暫態(tài)電壓控制，而穩(wěn)態(tài)控制又包括穩(wěn)態(tài)電壓控制、恒無(wú)功控制和遠(yuǎn)方控制[10]。

(1)暫態(tài)電壓控制模式

系統(tǒng)遭遇諸如線路故障或較大感性無(wú)功負(fù)荷投入或切除等大擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的電壓會(huì)迅速跌落至0.9 p.u.以下或上升至1.1 p.u.以上，當(dāng)在時(shí)間檢測(cè)窗口內(nèi)檢測(cè)到電壓瞬時(shí)值變化速率持續(xù)超過(guò)2～3 p.u./s或任一相電壓不在區(qū)間[0.9,1.1]范圍內(nèi)時(shí)，STATCOM將切換至?xí)簯B(tài)電壓控制模式。當(dāng)檢測(cè)到電壓跌落至0.3 p.u.以下時(shí)，即判定為近端短路故障，此時(shí)閉鎖STATCOM控制系統(tǒng)，避免其響應(yīng)使短路電流增大。

(2)遠(yuǎn)方控制模式

非耦合點(diǎn)電壓受到干擾超過(guò)界限在可控范圍內(nèi)時(shí)，STATCOM通過(guò)遠(yuǎn)方通信接收指令進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓控制或恒無(wú)功控制模式，在保證STATCOM自身耦合點(diǎn)電壓穩(wěn)定前提下，調(diào)節(jié)無(wú)功輸出使區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)方母線的電壓維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)。遠(yuǎn)方控制的優(yōu)先級(jí)低于暫態(tài)電壓控制。

(3)穩(wěn)態(tài)電壓控制模式

公共耦合點(diǎn)(PCC)處的電壓穩(wěn)定在[0.9,0.95]或者在[1.05,1.1]區(qū)間時(shí)，STATCOM進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓控制模式，在該模式下PCC電壓參考值可以進(jìn)行人工設(shè)定，裝置根據(jù)系統(tǒng)的電壓變化而進(jìn)行自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)遭遇小擾動(dòng)或需要分鐘級(jí)的長(zhǎng)期電壓調(diào)節(jié)時(shí)，STATCOM可以自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出以維持節(jié)點(diǎn)電壓的恒定。

需要注意的是，在實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)電壓超過(guò)系統(tǒng)要求時(shí)，需要通過(guò)投入電抗器來(lái)降低電壓；當(dāng)電壓低于系統(tǒng)的要求時(shí)，則需要投入電容器來(lái)提升電壓。故STATCOM 的穩(wěn)態(tài)控制策略中需要考慮與臨近的可機(jī)械投切的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行配合。同樣，為了保證裝置留有足夠的動(dòng)態(tài)無(wú)功備用，處于穩(wěn)定調(diào)壓的可用容量需要設(shè)定上限和下限。這樣做即可以保證無(wú)功調(diào)節(jié)的連續(xù)可調(diào)性，又減少了STATCOM大功率運(yùn)行的有功損耗。

(4)恒無(wú)功控制模式

PCC電壓在[0.95,1.05]時(shí)，STATCOM將切換至恒無(wú)功控制模式。初始狀態(tài)下為了減小損耗并保留無(wú)功備用，STATCOM不補(bǔ)償感性無(wú)功或只吸少量的感性無(wú)功，在該控制模式下STATCOM對(duì)小擾動(dòng)不作響應(yīng)。為避免PCC電壓在恒無(wú)功控制與穩(wěn)態(tài)電壓控制模式分界點(diǎn)附近波動(dòng)時(shí)STATCOM頻繁切換控制模式，切換方式將遵循繼電動(dòng)作特性。

(5)阻尼控制模式

在主控制回路中附加阻尼控制回路，該回路由線路功率為輸入，修正無(wú)功電流為輸出。可在系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)減小由功率振蕩造成的電壓波動(dòng)，從而增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼。

2 基于WAMS的多STATCOM穩(wěn)態(tài)協(xié)調(diào)

由WAM、WAC和WAP組成的廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及母線電壓幅值、相角等實(shí)時(shí)信號(hào)作為FACTS的輸入信號(hào)，起到了簡(jiǎn)化控制器協(xié)調(diào)控制的控制算法的作用。

近年來(lái)在電力系統(tǒng)控制中應(yīng)用WAMS技術(shù)收效顯著，因此，為實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)的優(yōu)化穩(wěn)定控制，在開展多STATCOM協(xié)調(diào)控制研究時(shí)，可以考慮與WAMS結(jié)合起來(lái)，依據(jù)實(shí)測(cè)信息達(dá)到更好的控制效果。

2.1 基于WAMS的協(xié)調(diào)控制整體方案

基于WAMS的多個(gè)STATCOM協(xié)調(diào)控制整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于WAMS的協(xié)調(diào)控制整體方案

首先利用相量測(cè)量單元獲取電壓、電流等實(shí)時(shí)同步信號(hào)，經(jīng)通信線路傳送至控制主站。控制主站對(duì)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)時(shí)間標(biāo)簽將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并辨別和去除錯(cuò)誤信息。得到正確的信息以后，控制主站將利用實(shí)測(cè)信息對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，并制定系統(tǒng)級(jí)協(xié)調(diào)控制策略，該策略經(jīng)系統(tǒng)級(jí)控制層將動(dòng)作命令傳輸至本地控制層，選擇各STATCOM長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)控制或短期暫態(tài)運(yùn)行模式，協(xié)調(diào)控制STATCOM、變壓器等其他動(dòng)態(tài)裝置。

2.2 基于WAMS的多STATCOM穩(wěn)態(tài)協(xié)調(diào)

結(jié)合5種不同的STATCOM基本控制模式，本文提出基于WAMS的多STATCOM系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略，所得到的控制框圖如圖2所示。

在初始穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中，首先基于WAMS的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)找出電壓較低的區(qū)域，并確定需要進(jìn)行控制的節(jié)點(diǎn)，即確定系統(tǒng)中需要參與協(xié)調(diào)控制的STATCOM裝設(shè)處。然后對(duì)參與協(xié)調(diào)控制的STATCOM進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，即向其發(fā)出遠(yuǎn)方指令，使其切換到遠(yuǎn)方控制模式，此時(shí)其他的STATCOM不動(dòng)作。

圖2 基于WAMS的多個(gè)STATCOM協(xié)調(diào)控制

遠(yuǎn)方控制信號(hào)根據(jù)STATCOM輸出補(bǔ)償容量的不同，控制STATCOM切換不同的控制模式。當(dāng)STATCOM輸出的容量小于一個(gè)電容器組的容量時(shí)，遠(yuǎn)方信號(hào)控制STATCOM進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓控制模式并調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓升高0.01 p.u.；當(dāng)STATCOM輸出的容量大于一個(gè)電容器組的容量但是小于2個(gè)電容器組容量時(shí)，遠(yuǎn)方信號(hào)控制STATCOM切換至恒無(wú)功控制模式并增加發(fā)出的無(wú)功容量到穩(wěn)態(tài)無(wú)功容量的上限；當(dāng)STATCOM輸出的容量超過(guò)2個(gè)電容器組的容量時(shí)，STATCOM只能保持最大穩(wěn)態(tài)容量的輸出，此時(shí)需要借助有載調(diào)壓調(diào)節(jié)變壓器分接頭到+2.5%。

經(jīng)過(guò)一輪調(diào)控，WAMS再次進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，若此時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓介于0.95 p.u.和1.05 p.u.之間則控制結(jié)束，否則繼續(xù)重復(fù)上一輪的控制過(guò)程，直到節(jié)點(diǎn)電壓滿足控制要求結(jié)束。

3 測(cè)試系統(tǒng)分析與驗(yàn)證

為了清楚地闡明基于WAMS的多STATCOM協(xié)調(diào)控制策略下，參與協(xié)調(diào)的多個(gè)STATCOM的工作狀態(tài)，需要結(jié)合具體的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行分析。本文采用IEEE39節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為3個(gè)區(qū)域，分別命名為區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，如圖3所示，其中節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)。

圖3 IEEE39節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)

3.1 STATCOM協(xié)調(diào)控制節(jié)點(diǎn)選擇

為確定參與協(xié)調(diào)控制的STATCOM節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)系統(tǒng)的電壓分布和有功分布進(jìn)行分析，做到維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定并兼顧提高系統(tǒng)阻尼，根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)電壓的圖譜得到區(qū)間分布表，如表1所示。

表1 節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值區(qū)間分布表

由電壓分布表可知，區(qū)域I和III處的電壓相對(duì)較高，而區(qū)域II內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓偏低，全系統(tǒng)電壓最低的前10個(gè)節(jié)點(diǎn)及其電壓值如表2所示。

表2指出電壓最低的10個(gè)節(jié)點(diǎn)中有9個(gè)位于區(qū)域II中，且節(jié)點(diǎn)38、12、13、16的電壓均低于0.95 p.u.，但不能僅憑電壓選擇區(qū)域II中的STATCOM進(jìn)行動(dòng)作。

除了衡量節(jié)點(diǎn)電壓外，還需考察有功功率較重的非變壓器線路，以及區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率情況。根據(jù)系統(tǒng)有功分布得到負(fù)荷較重的前10條線路和區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率如表3和表4所示。

表3和表4指出區(qū)域I與另外2個(gè)區(qū)域聯(lián)系較緊密，但區(qū)域II和區(qū)域III之間聯(lián)系較弱，因此僅區(qū)域II內(nèi)STATCOM動(dòng)作不能有效地提高區(qū)域III內(nèi)的暫態(tài)穩(wěn)定以及系統(tǒng)阻尼。

表2 全系統(tǒng)電壓由低到高前10節(jié)點(diǎn)

表3 有功由高到低前10線路

表4 區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率

區(qū)域II中節(jié)點(diǎn)11作為升壓變壓器高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)，任務(wù)是將發(fā)電機(jī)G1的有功經(jīng)11-12送給負(fù)荷的同時(shí)將G10的有功經(jīng)11-15-13也送給負(fù)荷。因此節(jié)點(diǎn)11是重要節(jié)點(diǎn)，考慮到?jīng)]有無(wú)功補(bǔ)償情況下節(jié)點(diǎn)11電壓為0.952 p.u.，非常接近正常區(qū)間下限，因此節(jié)點(diǎn)11選作為第1個(gè)STATCOM控制節(jié)點(diǎn)。

區(qū)域II中節(jié)點(diǎn)35不僅承擔(dān)將G10的有功經(jīng)過(guò)10-36-35-16送給負(fù)荷，還是區(qū)域聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其電壓在未補(bǔ)償時(shí)僅為0.955 p.u.，為保證節(jié)點(diǎn)35不會(huì)因?yàn)殡妷菏Х€(wěn)而引起系統(tǒng)解列，因此節(jié)點(diǎn)35選作第2個(gè)STATCOM控制節(jié)點(diǎn)。

區(qū)域III中節(jié)點(diǎn)32承擔(dān)著將G9和G8的有功經(jīng)線路32-27送給負(fù)荷，需要保證該節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定并兼具阻尼功能，故選擇節(jié)點(diǎn)32為第3個(gè)STATCOM控制節(jié)點(diǎn)。同時(shí)節(jié)點(diǎn)27還是聯(lián)接區(qū)域I的重要節(jié)點(diǎn)，故也選擇節(jié)點(diǎn)27作為第4個(gè)STATCOM控制節(jié)點(diǎn)。

因此，綜合考慮系統(tǒng)電壓分布與有功分布特性，在該系統(tǒng)中參與協(xié)調(diào)控制的4臺(tái)STATCOM，分別位于節(jié)點(diǎn)11、35、32、27。其中，4臺(tái)STATCOM的臨近的電容器組容量為40 Mvar/組，其具體參數(shù)如表5所示。

表5 STATCOM的主要元件參數(shù)

3.2 STATCOM穩(wěn)態(tài)控制模式與有載調(diào)壓變壓器協(xié)調(diào)配合過(guò)程

系統(tǒng)的初始狀態(tài)為4臺(tái)STATCOM接入系統(tǒng)但輸出感性無(wú)功為零，節(jié)點(diǎn)11、35處STATCOM檢測(cè)到耦合點(diǎn)電壓0.952 p.u.和0.955 p.u.，故進(jìn)入恒無(wú)功控制模式；32和27處STATCOM進(jìn)入恒無(wú)功控制模式。

WAMS測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到區(qū)域II內(nèi)多個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓過(guò)低，第一輪控制對(duì)節(jié)點(diǎn)11、35處STATCOM采取遠(yuǎn)方控制模式，調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)11、35電壓值至0.962 p.u和0.965 p.u.，保持節(jié)點(diǎn)32和27處的STATCOM不動(dòng)作。第一輪控制結(jié)束后，區(qū)域II中節(jié)點(diǎn)電壓變化情況如表6所示。

表6 第一輪控制結(jié)束后各節(jié)點(diǎn)電壓

由表6可知，第一輪控制后，除節(jié)點(diǎn)38電壓仍低于0.95，其他節(jié)點(diǎn)電壓均處于區(qū)間[0.95,1.05]。此時(shí)節(jié)點(diǎn)11、35處STATCOM分別發(fā)出無(wú)功70.5 Mvar、50 Mvar，此時(shí)節(jié)點(diǎn)11處STATCOM無(wú)功輸出與2組電容器容量(2×40 Mvar)非常相近，節(jié)點(diǎn)35處STATCOM距離2組電容器容量上限還有30 Mvar的備用容量。故第二輪控制時(shí)，節(jié)點(diǎn)11和35處STATCOM切換為恒無(wú)功控制模式，節(jié)點(diǎn)11、35分別增發(fā)9.5 Mvar、30 Mvar的無(wú)功功率，到達(dá)規(guī)定的穩(wěn)態(tài)無(wú)功上限。結(jié)果如表7所示。

表7 第二輪控制結(jié)束后各節(jié)點(diǎn)電壓

第二輪控制后，2臺(tái)STATCOM均達(dá)到穩(wěn)態(tài)調(diào)壓輸出容量的上限，因此在第三輪控制中為保證STATCOM至少50%的無(wú)功備用，將不再繼續(xù)增發(fā)無(wú)功。故第三輪控制將調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)升壓變的變比，將升壓變38-39的變比調(diào)節(jié)為1.025。結(jié)果如表8所示。

表8 第三輪控制結(jié)束后各節(jié)點(diǎn)電壓

由表8可知，第三輪控制結(jié)束后，節(jié)點(diǎn)12、13、15、11和39電壓相比第二輪略有下降，但仍在[0.95,1.05]區(qū)間內(nèi)，相反節(jié)點(diǎn)38、16、35、36和34電壓上升，且節(jié)點(diǎn)38電壓值升至0.95 p.u.以上進(jìn)入正常區(qū)間。

經(jīng)過(guò)了三輪控制，電壓分布與初始狀態(tài)對(duì)比如表9所示。

表9 初始電壓與穩(wěn)態(tài)電壓協(xié)調(diào)控制結(jié)果對(duì)比

對(duì)比控制前后可知，初始狀態(tài)時(shí)區(qū)域II內(nèi)電壓較低的節(jié)點(diǎn)區(qū)域在協(xié)調(diào)控制后明顯得到改善，證明協(xié)調(diào)控制能有效提高區(qū)域電壓。

4 結(jié)論

本文對(duì)STATCOM現(xiàn)有的5種控制模式進(jìn)行了梳理，并根據(jù)這些控制模式，借助廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)提出多個(gè)STATCOM穩(wěn)態(tài)模式協(xié)調(diào)控制策略。該策略利用WAMS實(shí)測(cè)信息，選擇合適的STATCOM動(dòng)作，即根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模式間的靈活切換，同時(shí)還與有載調(diào)壓相結(jié)合，在改善區(qū)域系統(tǒng)電壓過(guò)低的同時(shí)，依然保留較大的無(wú)功備用容量以應(yīng)對(duì)緊急狀態(tài)，進(jìn)而提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。

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Steady State Coordinated Control Strategy for Multiple STATCOMs Based on WAMS

LIU Ce，HUO Limin

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，China)

With the increasing consumption demands for power grid, the capability of voltage stability and dynamic reactive power compensation of power system become particularly important.When the STATCOM (Static Synchronous Compensator) is coordinated with the reactive power compensation device in the steady state operation, the control of the bus voltage and reactive power compensation of the system can be realized.In order to realize the coordinated control, the coordinated control strategy of multi STATCOM steady state mode is formed according to the existing five control modes of STATCOM as well as the use of the wide area measurement system (WAMS).By using the information of WAMS to flexibly switch the STATCOM control mode, the strategy cooperates with the on-load tap changer transformer to realize the coordination control, and improve the voltage stability region as well.Analysis and verification in the IEEE39 node test system is conducted.The results show that the proposed method can improve the voltage stability of the system.

STATCOM；WAMS；control model；coordination control

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.06.005

2017-03-31。

河北省自然科學(xué)基金(2008000357)。

TM761

A

1672-0792(2017)06-0027-07

霍利民(1965-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)和智能電網(wǎng)。

劉 策 (1991-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化和智能電網(wǎng)。