一起STATCOM暫態啟動的錄波分析計算

包新宇　李慧

摘要：STATCOM稱為靜止同步補償器（也稱為SVG），是基于電壓源換流器的并聯無功補償裝置，能夠實時調節輸出無功功率，原理上等同于靜止的同步調相機，當系統電壓突變時能實時啟動暫態快速輸出無功功率以支撐系統電壓。文章從后臺報文、拷取錄波文件、分析計算輸出無功功率、計算暫態響應時間四個方面分析了STATCOM暫態啟動的處理過程。

關鍵詞：STATCOM；暫態啟動；錄波分析；無功補償裝置；無功功率 文獻標識碼：A

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

STATCOM暫態控制模式主要針對兩種情況：一是系統發生大擾動，系統電壓發生快速波動；二是系統發生接地故障，系統電壓發生快速大幅度跌落。這兩種情況都能通過STATCOM專用錄波裝置記錄下來，通過對錄波文件的數據分析就能知道STATCOM是否正確動作、對電網暫態電壓支撐是否起作用，所以說對STATCOM暫態動作錄波文件的分析是十分重要和必要的。本文以一起STATCOM暫態啟動實例的錄波文件分析為例，講述錄波分析計算的方法。

1 暫態啟動與返回的條件

運行人員必須清楚了解STATCOM裝置在滿足什么條件下才會進入暫態，這樣才能對STATCOM設備的正常運行有全面的掌握。針對我站的STATCOM裝置設置，進入暫態條件與退出暫態條件為如下：

滿足以下任一條件，STATCOM自動進入暫態控制模式（以500kV暫態條件參數為例）：（1）系統電壓變化率（du/dt）大于1.4kV/ms，且持續時間大于5ms；（2）系統電壓幅值越限（500kV相電壓大于323.9kV或者小于282.3kV），且持續時間大于5ms。

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

以某500kV變電站2014年10月6日的一起暫態為例，后臺出現“暫態電壓控制啟動狀態為合”“500kVdu/dt引起進入暫態”“控制限幅變動狀態為合”即表示STATCOM裝置進入暫態，后臺出現“暫態電壓控制啟動狀態為分”與“控制限幅變動狀態為分”表示STATCOM裝置暫態返回。

2 暫態啟動后錄波文件的提取

每次STATCOM暫態或故障時，錄波裝置會因為電氣量的突變量啟動或開關信號變位啟動（如圖1），此時會自動錄波存儲相關文件，并在裝置下方顯示錄波文件的時間和啟動原因。根據STATCOM后臺報文到STATCOM控制室，在故障錄波屏用U盤導出該絕對時間的錄波。

圖1 進入暫態報文

在面板插入U盤，在面板下方的對應錄波文件上右鍵，選擇導出錄波文件，就會存儲在U盤中。完整的錄波包括5個文件（圖2），一定要盡量拷全，否則可能打不開。當電腦中有CAAP2008軟件時，選擇“*.CFG”文件即可打開該錄波。

圖2 STATCOM錄波5個文件

3 暫態啟動錄波文件分析與計算

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開關電流、382開關電流、1# STATCOM AB相/BC相/CA相電流、2# STATCOM AB相/BC相/CA相電流等。

3.1 調取錄波波形文件

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

3.2 選取無功輸出峰值數值

我們計算的是STATCOM暫態啟動時輸出的最大無功值，所以在選取波形曲線值時應選取曲線中最大峰值。用鼠標左鍵點擊顯示T1紫色軸線，放置在381開關或382開關CT至某一相最大峰值位置。

3.3 STATCOM無功的計算

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的無功功率Q1=3×35kV 8M電壓（線電壓有效值）×1# STATCOM環內電流（相電流有效值），即計算公式為Q1=3*Ua*Iab。為了減少計算誤差，電壓、電流需取三相有效值的平均值。結合本次錄波數據得出Q1=3*（21.861+19.517+19.367）/3*（2.182+2.013+2.052）/3=126.491，因兩臺STATCOM是均分無功輸出的，所以本次暫態啟動輸出最大無功為Q=2*Q1=252.98MVar。我站兩臺STATCOM設置輸出最大無功為300MVar，所以本次暫態啟動為正確動作。

3.4 暫態響應時間的計算

STATCOM裝置為目前最先進同步無功補償裝置，響應時間為20ms以內。因此我們必須在每次暫態啟動后都要計算裝置響應時間來確認裝置是否在毫秒級響應。用鼠標右鍵點擊顯示橙色虛線軸線放置在絕對0值位置，然后鼠標左鍵點擊顯示紫色實線軸線放置在381開關Ia、Ib、Ic、首個峰值位置（如圖3），然后查看左下角有顯示T1（紫色虛線）、T2（橙色虛線）坐標值以及TD值（=T1-T2）=172則為響應時間17.2ms。

圖3 T1、T2

4 得出的結論

通過報文可知，此次進入暫態條件為500kVdu/dt啟動，再由計算得知，此次STATCOM暫態啟動所輸出的最大無功為252.98MVar，小于限值300MVar，裝置響應時間為17.2ms，所有數據都符合暫態啟動條件，因此得出此次進入暫態是正確啟動。

5 結語

南方電網公司安裝的STATCOM靜止同步實時無功補償裝置，是目前為止世界上直掛電壓等級最高、輸出容量最大的鏈式STATCOM，也是世界上首臺基于電力電子開關器件IEGT的高壓大容量STATCOM，而且是動態響應速度最快的大容量STATCOM，采用先進的分相控制系統、先進的優化載波移相PWM技術和快速動態電流跟蹤技術實現了動態無功的快速響應能力和電網不對稱故障的優化補償能力。正因為STATCOM裝置器件的精密和先進性，我們在日常的監控、巡視和維護工作中要求必須更細致嚴謹地要求自己，特別是在裝置動作時必須更嚴謹細心地去分析和處理，以保證STATCOM裝置的安全、穩定、有效的運行。

參考文獻

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[3] 張紅，譚萬禹，史春城，趙大慶.STATCOM與SVC在電力系統運行中的比較分析[J].吉林電力，2009，37（3）.

基金項目：本方案為廣東電網有限責任公司東莞供電職工創新項目成果（項目編號：ZG-DG2014-008）。

作者簡介：包新宇（1983-），男，廣東電網公司東莞供電局高級工，電氣助理工程師，研究方向：變電運行；李慧（1987-），女，廣東電網公司東莞供電局高級工，電氣助理工程師，研究方向：變電運行。

（責任編輯：蔣建華）