SVG电压控制特性说明

1、静止同步补偿器电压调节控制特性说明张皎静止同步补偿器 是一种由并联接入系统的电压源换流器构成的 动态无功补偿装置，又简称为 STATCO或SVG其输出的容性或感性 无功电流连续可调， 其输出无功电流在可运行电压范围内与系统电压 无关，具有良好的无功控制能力。一、SVG主要控制方式简介静止同步补偿器目前广泛用于新能源接入领域，用于校正功率 因数、稳定电压和提高风机或光伏变流器低电压 / 高电压穿越能力。 静止无功补偿装置的控制模式主要分为如下几种：恒无功控制模式、 无功控制模式和电压控制模式等基本控制模式， 主要的控制模式说明 如下：1、恒无功控制模式通过闭环控制，使链式STATCO运行在给定无

2、功功率状态的控 制模式。此模式主要应用于设备调试、检修或功能特性测试时，当特 殊情况下需要手动指定输出无功的时候也可使用此模式。2、电压控制模式通过闭环控制，使考核点电压维持在设定水平的控制模式，是SVG连续运行控制的基本模式之一。3、无功控制模式使负荷的无功量与SVG输出无功之差维持在一个规定的范围内的控制方式，即总无功不超过一个定值，这个值根据系统要求确定， 称为调节死区。4、电压无功联合控制方式 以上电压控制方式和无功控制方式是控制器的基本控制模式，电压和无功可以单独控制也可联合控制， 或加权联合控制。 一般采用 在调度预先确定的电压合格范围内（如在设定电压的-3%+7%或-5%+5%采

3、用无功控制方式，以降低与电网的无功交换，提高功率 因数，降低网损；在超过此电压范围时，则转入电压控制，用于电压 稳定，提高风场电压穿越能力。5、AVC控制模式AVC控制模式是SVG设备接受AVC控制指令输出（无功或电压 指令）的控制模式。当同一风场内存在多套动态无功补偿设备时，应 采用AVC协调各套无功补偿设备输出，AVC应下发无功控制指令，若 下发电压控制指令，会造成不同无功补偿装置输出不均衡或输出震 荡。二、SVG电压控制说明SVG进行电压控制的VI特性曲线见下图1。图中向右上方倾斜 的线表示SVG输出无功与目标电压的关系，SVG装置实际运行时，此 线上的每一个点均代表实际的运行状态所对应

4、的电压与无功功率 （或 无功电流）。从图中还可见倾斜的线自下而上有多个，分别代表不同 的设定电压参考值 Vref 。 Vref 在运行中可以实时设置，设置范围一图1 SVG的U/l特性图中：l Cnom 额定容性电流；l Lnom 额定感性电流；V2 在额定容性电流时的被控电压；V1 在额定感性电流时的被控电压；Vref 参考电压；SVG的电压控制斜率可按下列公式计算：式中：slope(inductiver )slope(capacitive )感性斜率； 容性斜率。总斜率 K slope =slope(inductiver )+Kslope (capacitive )SVG的VI特性曲线的斜

5、率非常重要，它是倾斜向上的，即SVG输出感性无功时电压升高， 输出容性时电压降低。 电网系统的电压电 流特性曲线是一个向下倾斜的线，即当带感性负载的时候电压降低， 带容性负载的时候电压升高， 这个斜率于系统短路容量相关， 短路容 量越大，则特性曲线越平，短路容量越小，则特性曲线越倾斜。系统 特性见下图 2 所示。图 2 SVG 与系统的 VI 特性SVG曲线与纵坐标轴的交点即为参考电压 Vref，系统曲线与SVG 曲线的交点就是SVG装置的实际工作点。以上图2为例，当系统斜率 与SVG斜率不变的情况下，系统电压发生变化（图中三条虚线代表不 同的系统电压，A电压最高，C电压最低）时，SVG的实际

6、输出发生 了变化，即系统电压越高，输出感性越大（Qvg-c）,反之输出容性越 大（ QSVG-A）。由以上解释可知，SVG勺特性曲线斜率越大，SVG在容量输出范 围内的电压偏差将越大；反之，SVG勺特性曲线斜率越小，SVG在容 量输出范围内的电压偏差将越小。不同 SVG斜率情况参见下图3。图3 SVG不同斜率的工作点比较从图3可知，在系统电压高于Vref时，Kslope较大，SVG输出 容性容量较小（QSvg-a） , Kslope较小时，SVG达到满容量输出的极限（ QSVG-C）。以Vref=112kV，实际系统电压为115kV为例，当设置Kslope=5%时，SVG装置实际输出容量计算如

7、下（Qn为SVG额定容量）：当设置Kslope=1%寸，SVG装置实际输出容量计算如下：由以上计算得知，当设置Kslope=5%时，装置输出53.6%的容量， 当设置Kslope=1%时，装置将100%满容量输出，进入输出饱和状态。从以上计算看来， 当设置较小的 Kslope 时，会有更好的电压控 制精度。但是过小的 Kslope 将带来如下问题：1、由于系统电压的极小幅度（如1%变化，都将使SVG装置进入满容量运行的饱和状态，则在多数情况下，SVG失去了对电压波动进行抑制的能力；2、若系统电压在设定电压 Vref上下小幅度变化，则SVG装置 将快速频繁在满容性饱和输出到满感性饱和输出之间震荡

8、， 站内低压侧母线（35kV侧）快速频繁变化，对系统稳定性 和站内其他装置的安全可靠运行带来严重危害。3、SVG长期在满容性或满感性状态下运行，造成SVG装置损耗 增加，降低了风电场经济效益；4、SVG长期在满容性或满感性饱和状态下运行，使得SVG对系 统突发的电压跌落或电压突增失去调节能力 （例如当系统电 压略低于Vref值时，SVG输出在满容性状态下，若系统出 现电压跌落，SVG各无法在此时提供突增容性无功支撑容 量），失去了 SVG对低电压和高电压穿越能力提供支持的作 用。由于以上原因，SVG的Kslope不应为0,考虑到系统PT精度（一 般为0.5%）和SVG空制系统检测精度（一般为0

9、.5%）的影响，预留 一定安全裕度，对于风电场 SVG建议的Kslope为2%5%事实上，电力系统对于电压调整曲线的要求也是一个范围，而 不是一条线,对于调度下达的电压空制目标, 一般在目标值的 -3%+5% 范围内均认为是合格电压范围（以110kV母线为例，调度下发112kV, 则在108kV118kV范围内均认为合格），在电压位于合格区间时，大 量向系统注入感性或容性无功, 将会对系统带来危害, 是电网调度所 不允许的。三、结论对于风电场用无功补偿设备,进行电压调节时,应设置合适的 目标电压和空制斜率, 目标电压值应遵从上级调度指令, 空制斜率推 荐值在2%-5%确保SVG以及站内风机变流器的安全可靠运行。进行SVGfe压调节精度的测试时，目标值不应是设定的参考电 压 Vref ，而是根据 Vref 和设定斜率 Kslope 确定的电压空制曲