STATCOM對線路距離保護影響研究

李瀚霖　李世春　李士東　白延博

摘要：伴隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，靜止同步補償器STATCOM在電力系統(tǒng)被廣泛使用。STATCOM的運行狀態(tài)及控制策略愈加復(fù)雜，對繼電保護裝置的安全、可靠工作提出了更高要求。本文根據(jù)STATCOM工作原理與特性，深入分析了STATCOM在不同位置故障情況下對電力線路距離保護的影響。

關(guān)鍵詞：STATCOM；電力系統(tǒng)；距離保護；測量阻抗

自柔性交流輸電系統(tǒng)概念提出以來，靜止同步補償器STATCOM發(fā)展迅猛，其在抑制電力系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定節(jié)點電壓、提高靜態(tài)穩(wěn)定性及暫態(tài)穩(wěn)定極限等方面發(fā)揮著重要作用。[14]

1 STATCOM基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 STATCOM電路結(jié)構(gòu)

本文所涉及的STATCOM采用電壓型橋式電路，其結(jié)構(gòu)主要由連接電抗器、電壓型三相全橋逆變器和直流側(cè)電容3部分組成。[5]

1.2 STATCOM工作原理

靜止同步補償器STATCOM是通過電阻和電抗器將逆變電路并聯(lián)在電網(wǎng)上，根據(jù)系統(tǒng)流入的有功、無功或電壓指令，準確地調(diào)節(jié)三相全橋電路的觸發(fā)角α，控制輸出電壓的幅值與相角，進而控制補償器交流側(cè)電流實現(xiàn)電路吸收或者發(fā)出滿足全系統(tǒng)運行所需求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償作用。若系統(tǒng)側(cè)電壓Us>Ug，裝置吸收來自系統(tǒng)感性無功；若Us

1.3 STATCOM控制回路

本文使用基于SPWM技術(shù)的STATCOM控制模型，其電路模型主要包括觸發(fā)脈沖形成和控制器兩大部分。控制器的搭建思路為：通過測量STATCOM的輸入，計算STATCOM輸出電壓與系統(tǒng)電壓的偏差角，進而通過偏差角的動態(tài)調(diào)整實現(xiàn)直流側(cè)電壓調(diào)節(jié)功能，最終達到間接調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓幅值的目的。

2 STATCOM對距離保護影響分析

STATCOM安裝在線路中點可以有效提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，[7]本文將STATCOM安裝在線路中點，對故障發(fā)生在STATCOM之前和STATCOM之后兩種情況，對距離保護的影響進行分析。

2.1 故障發(fā)生在STATCOM之前

當(dāng)故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之前時，STATCOM不包含在故障回路里，其等效電路圖如圖1所示。

由上圖可得，M側(cè)距離保護安裝處的測量阻抗為：

（1）

通過式（1）分析可知，距離保護的測量阻抗與過渡電阻相關(guān)。STATCOM的投入會導(dǎo)致附加阻抗增大。不過其對結(jié)果影響相對較小，不影響阻抗繼電器地正確動作。

2.2 故障發(fā)生在STATCOM之后

若故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之后時，系統(tǒng)等效電路圖如圖2所示。

由圖2所示等效電路，根據(jù)基爾霍夫電流定理，有：

（2）

與故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之前時相比，附加阻抗除了受過渡電阻影響外，STATCOM也會產(chǎn)生附加阻抗。當(dāng)故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之后時，注入電流將會導(dǎo)致附加阻抗值增加，引起距離保護欠范圍拒動；若STATCOM從系統(tǒng)中吸收無功，則會導(dǎo)致附加阻抗值減小，導(dǎo)致距離保護超范圍誤動。

3 總結(jié)

本文首先對STATCOM的工作原理和控制回路進行了詳細介紹。

故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之前時，保護測量電阻的精確度受過渡電阻影響最大，不影響阻抗繼電器地正確動作。當(dāng)故障發(fā)生在STATCOM安裝位置之后時，若補償裝置向系統(tǒng)注入無功將會導(dǎo)致附加阻抗值增加，引起距離保護欠范圍拒動；若STATCOM從系統(tǒng)中吸收無功，則會導(dǎo)致附加阻抗值減小，導(dǎo)致距離保護超范圍誤動。

參考文獻：

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[6]劉青，王增平，張媛.消除STATCOM對線路距離保護影響方法的研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（24）：9398.

[7]楊德鑫.STATCOM接入電網(wǎng)相關(guān)保護問題的研究[D].華南理工大學(xué)，2016.

作者簡介：李瀚霖（1990），男，碩士，助理工程師，主要研究方向為電網(wǎng)運行管理、繼電保護和分布式電源保護與控制。