基于DSTATCOM的配网动态电能质量综合控制技术研究及其应用可行性分析报告.pptx

1.1.项目背景项目背景2.2.项目内容与意义项目内容与意义3.3.项目实施方案与仿真项目实施方案与仿真4.4.已有基础与预期成果已有基础与预期成果 5.5.总总 结结国外情况：国外情况：1 1、阻抗型阻抗型动态补偿装置如动态补偿装置如SVCSVC等已大规模应用；等已大规模应用；2 2、上世纪上世纪9090年代初美国电力科学研究院首先提年代初美国电力科学研究院首先提出出用户电力技术概念用户电力技术概念（即（即FACTSFACTS技术在配电系技术在配电系统中的延伸，又称为统中的延伸，又称为D-FACTSD-FACTS技术），其相关技术），其相关电能质量控制设备如电能质量控制设备如APFAPF和和D-STATCOMD-STATCOM等已逐等已逐步开始推广应用。步开始推广应用。1.1 1.1 现有配网电能质量控制系统简介现有配网电能质量控制系统简介国内情况：国内情况：1 1、补偿电容器和无源滤波器组补偿电容器和无源滤波器组应用广泛；应用广泛；2 2、SVCSVC技术已发展较为成熟，进入推广应用阶段；技术已发展较为成熟，进入推广应用阶段；3 3、APFAPF和和D-STATCOMD-STATCOM等电流可控型等电流可控型D-FACTSD-FACTS装置仅有装置仅有 个别应用先例。个别应用先例。1.1 1.1 现有配网电能质量控制系统简介现有配网电能质量控制系统简介 将将电压源型电压源型逆变器逆变器经过电抗经过电抗器或者变压器并器或者变压器并联在电网上，直联在电网上，直接控制其交流侧接控制其交流侧电流的幅值和相电流的幅值和相位，不仅实现快位，不仅实现快速速动态调节无功动态调节无功的目的，而且可的目的，而且可以对以对谐波谐波电流也电流也进行进行跟踪补偿跟踪补偿。1.2 D-STATCOM1.2 D-STATCOM的基本原理的基本原理1 1、补偿电容器和无源滤波器组补偿电容器和无源滤波器组 能补偿固定容量的无功并滤除特定次数的谐波，能补偿固定容量的无功并滤除特定次数的谐波，技术成熟，投资相对较低，但占地面积大，易与系技术成熟，投资相对较低，但占地面积大，易与系统发生谐振，无法实施动态补偿。统发生谐振，无法实施动态补偿。1.3 1.3 各项技术比较各项技术比较2 2、SVCSVC及及D-FACTSD-FACTS装置装置 可自动实施动态双向调节，但技术相对复杂，投可自动实施动态双向调节，但技术相对复杂，投资较高。资较高。1.3 1.3 各项技术比较各项技术比较SVCSVCD-STATCOMD-STATCOM能量模式能量模式储能式储能式非储能式非储能式占地面积占地面积无源器件多，占地面积较大无源器件多，占地面积较大占地较小（减小占地较小（减小2/32/3到一半）到一半）响应速度响应速度202040ms40ms 5ms 5ms运行范围运行范围谐波谐波自身产生一定谐波，需配滤波器自身产生一定谐波，需配滤波器可同时进行低次谐波补偿可同时进行低次谐波补偿原理特性原理特性阻抗补偿型装置，对系统参数较阻抗补偿型装置，对系统参数较敏感敏感电流可控型有源装置，对系统参电流可控型有源装置，对系统参数不太敏感数不太敏感输出特性输出特性调节阻抗，动态补偿无功调节阻抗，动态补偿无功调节电流，综合改善电能质量调节电流，综合改善电能质量适用对象适用对象输电网和大中型用户输电网和大中型用户配网中小型用户配网中小型用户,闪变和谐波治理闪变和谐波治理1.3 1.3 各项技术比较各项技术比较闪变补偿效果与补偿容量和响应时间曲线闪变补偿效果与补偿容量和响应时间曲线 近年来随着自身的发展和江浙一带高能耗企业的近年来随着自身的发展和江浙一带高能耗企业的转移，大批小冶金和小钢铁的重负荷高污染企业导致转移，大批小冶金和小钢铁的重负荷高污染企业导致配网电能质量下降，尤其是配网电能质量下降，尤其是谐波和闪变谐波和闪变问题。问题。一一方方面面 该该类类企企业业受受市市场场影影响响时时而而关关停停时时而而恢恢复复生生产产，另另一一方方面面 由由于于规规模模和和场场地地所所限限，该该类类企企业业往往往往不不愿愿投投资资于于大大型型电电能能质质量量设设备备或或是是由由于于种种种种原原因因治治理理设设备备不不能能及及时时投投运运，目目前前 电电力力部部门门 对对此此没没有有很很好好的的对对策策，急急需需适适合合国国情情和和省省情情的的配配网网电电能能质质量量控控制制装装置置。1.4 1.4 江西省的配网电能质量状况与需求江西省的配网电能质量状况与需求u 为应对配网电能质量治理的需求，本项目拟研发为应对配网电能质量治理的需求，本项目拟研发并应用一种基于并应用一种基于D-STATCOMD-STATCOM的的移动式单元化移动式单元化配网动态配网动态电能质量综合调节器，可灵活地应用于各处进行有效电能质量综合调节器，可灵活地应用于各处进行有效的电能质量治理。的电能质量治理。u 作为所申报的作为所申报的国网公司配网定制电力技术实验室国网公司配网定制电力技术实验室的重要支撑，也可作为一个的重要支撑，也可作为一个大型实验设备大型实验设备完成配网定完成配网定制电力技术实验室的相关实验项目。制电力技术实验室的相关实验项目。1.5 1.5 本项目研究开发的目的本项目研究开发的目的2.1 2.1 项目研究内容与关键技术项目研究内容与关键技术 数学模型与数字数学模型与数字仿真计算平台仿真计算平台 基于信号基于信号预测理论预测理论的参考信号检测算法的参考信号检测算法 复合复合控制策略控制策略及其及其DSPDSP实现技术实现技术 与固定补偿装置的与固定补偿装置的综合优化综合优化设计方法设计方法 移动式单元化移动式单元化的的D-STATCOMD-STATCOM D-FACTS D-FACTS设备的设备的试验和现场调试规范试验和现场调试规范2.2 2.2 项目意义项目意义 从电力部门角度解决从电力部门角度解决配网电能质量治理的难题配网电能质量治理的难题 推动国网公司推动国网公司配网定制电力技术实验室的建设配网定制电力技术实验室的建设 为企事业单位的为企事业单位的节能降耗节能降耗工作做出贡献工作做出贡献 力争获取力争获取省部级奖励省部级奖励，推动新型电力电子技术，推动新型电力电子技术 在省内的发展与应用在省内的发展与应用 本项目研发的装置拟在本项目研发的装置拟在樟树樟树10kV10kV配网配网上挂网应上挂网应用，以解决用，以解决樟树兴隆钢厂炼钢时樟树兴隆钢厂炼钢时电压闪变电压闪变对同一母对同一母线上其他负荷的影响，尤其是对线上其他负荷的影响，尤其是对军用机场通讯设施军用机场通讯设施干扰干扰的问题。的问题。3.1 3.1 项目拟实施地点情况简介项目拟实施地点情况简介 为进一步了解现场电能质量的具体状况，给项目设为进一步了解现场电能质量的具体状况，给项目设计提供指导，采用计提供指导，采用LEM1000LEM1000电能质量测试仪电能质量测试仪进行测试。进行测试。3.2 3.2 现场电能质量测试情况现场电能质量测试情况闪变闪变95%95%概率值：概率值：2.422.42国标限值：国标限值：0.9 0.9 3.2 3.2 现场电能质量测试情况现场电能质量测试情况电流总畸变率电流总畸变率95%95%概率值：概率值：17.2%17.2%总谐波电流总谐波电流95%95%概率值：概率值：37.2A37.2A3.2 3.2 现场电能质量测试情况现场电能质量测试情况无功波动曲线无功波动曲线95%95%概率值：概率值：2.11M2.11M波动范围：波动范围：From:From:-0.1M-0.1MTo:To:2.71M2.71M 项目实施方案采用项目实施方案采用D-STATCOMD-STATCOM而不用而不用SVCSVC，主要基，主要基于以下几个方面的考虑：于以下几个方面的考虑：3.3 3.3 设计方案设计方案 场地问题场地问题 谐波问题谐波问题 闪变问题闪变问题 现场工况问题现场工况问题 所有权问题所有权问题 初步设计基准容量为初步设计基准容量为2MVar，移动式单元结构，风冷，移动式单元结构，风冷3.3 3.3 设计方案设计方案一相一相中心线中心线NeutralPhaseV+-V+-V+-V+-3.4 3.4 系统系统仿真仿真 采用采用MATLAB_POWERSYSTEMMATLAB_POWERSYSTEM软件搭建系统动态软件搭建系统动态仿真平台，对装置投入与否进行对比仿真。仿真平台，对装置投入与否进行对比仿真。工况一：工况一：D-STATCOMD-STATCOM未投入未投入工况二：工况二：D-STATCOMD-STATCOM投入正常运行投入正常运行3.4 3.4 系统系统仿真仿真工况一工况一工况二工况二功率响应图功率响应图3.4 3.4 系统系统仿真仿真工况一工况一工况二工况二系统电压图系统电压图3.4 3.4 系统系统仿真仿真3.4 3.4 系统系统仿真仿真 谐波含量显著下降谐波含量显著下降3.4 3.4 系统系统仿真仿真 闪变值评估计算闪变值评估计算 依据：依据：GB 12326-2000GB 12326-2000（电能质量（电能质量 电压波动和闪变电压波动和闪变国标）国标）闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线电力工业技术监督标准汇编电力工业技术监督标准汇编(电能质量监电能质量监督督)中附录中附录C3C3所示的电弧炉负荷闪变计算实例所示的电弧炉负荷闪变计算实例3.4 3.4 系统系统仿真仿真 闪变值评估计算参数闪变值评估计算参数3.4 3.4 系统系统仿真仿真 闪变值评估计算闪变值评估计算 仿真计算结果：仿真计算结果：补偿前：补偿前：2.252.25投入投入2MVar2MVar容量：容量：1.21.21.61.6下降下降30%30%50%50%（响应时间为（响应时间为5ms5ms）3.4 3.4 系统系统仿真仿真 以往实施范例中的录波数据以往实施范例中的录波数据3.5 3.5 项目实施的预期效果项目实施的预期效果 结合国内外类似装置的投运经验和本项结合国内外类似装置的投运经验和本项目的仿真结果，可预期：目的仿真结果，可预期：减小负荷冲击，减小负荷冲击，提高功率因数提高功率因数 降低电压波动、闪变与谐波降低电压波动、闪变与谐波 电弧炉减少断弧现象，缩短冶炼时间，提电弧炉减少断弧现象，缩短冶炼时间，提 高冶炼效率，高冶炼效率，降低耗电量降低耗电量