一起STATCOM暂态启动的录波分析计算

包新宇　李慧

摘要：STATCOM称为静止同步补偿器（也称为SVG），是基于电压源换流器的并联无功补偿装置，能够实时调节输出无功功率，原理上等同于静止的同步调相机，当系统电压突变时能实时启动暂态快速输出无功功率以支撑系统电压。文章从后台报文、拷取录波文件、分析计算输出无功功率、计算暂态响应时间四个方面分析了STATCOM暂态启动的处理过程。

关键词：STATCOM；暂态启动；录波分析；无功补偿装置；无功功率 文献标识码：A

中图分类号：TM571 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

STATCOM暂态控制模式主要针对两种情况：一是系统发生大扰动，系统电压发生快速波动；二是系统发生接地故障，系统电压发生快速大幅度跌落。这两种情况都能通过STATCOM专用录波装置记录下来，通过对录波文件的数据分析就能知道STATCOM是否正确动作、对电网暂态电压支撑是否起作用，所以说对STATCOM暂态动作录波文件的分析是十分重要和必要的。本文以一起STATCOM暂态启动实例的录波文件分析为例，讲述录波分析计算的方法。

1 暂态启动与返回的条件

运行人员必须清楚了解STATCOM装置在满足什么条件下才会进入暂态，这样才能对STATCOM设备的正常运行有全面的掌握。针对我站的STATCOM装置设置，进入暂态条件与退出暂态条件为如下：

满足以下任一条件，STATCOM自动进入暂态控制模式（以500kV暂态条件参数为例）：（1）系统电压变化率（du/dt）大于1.4kV/ms，且持续时间大于5ms；（2）系统电压幅值越限（500kV相电压大于323.9kV或者小于282.3kV），且持续时间大于5ms。

满足以下所有条件，则STATCOM自动退出暂态控制模式：（1）电压变化率（du/dt）小于1.4kV/ms，且持续时间大于1s；（2）（以500kV电压为控制目标时，500kV相电压小于323.9kV或者大于282.3kV）范围内，且持续时间大于1s。

以某500kV变电站2014年10月6日的一起暂态为例，后台出现“暂态电压控制启动状态为合”“500kVdu/dt引起进入暂态”“控制限幅变动状态为合”即表示STATCOM装置进入暂态，后台出现“暂态电压控制启动状态为分”与“控制限幅变动状态为分”表示STATCOM装置暂态返回。

2 暂态启动后录波文件的提取

每次STATCOM暂态或故障时，录波装置会因为电气量的突变量启动或开关信号变位启动（如图1），此时会自动录波存储相关文件，并在装置下方显示录波文件的时间和启动原因。根据STATCOM后台报文到STATCOM控制室，在故障录波屏用U盘导出该绝对时间的录波。

图1 进入暂态报文

在面板插入U盘，在面板下方的对应录波文件上右键，选择导出录波文件，就会存储在U盘中。完整的录波包括5个文件（图2），一定要尽量拷全，否则可能打不开。当电脑中有CAAP2008软件时，选择“*.CFG”文件即可打开该录波。

图2 STATCOM录波5个文件

3 暂态启动录波文件分析与计算

STATCOM录波装置主要记录：500kV I母电压、500kV II母电压、220kV I母电压、22kV II母电压、35kV 8M电压、381开关电流、382开关电流、1# STATCOM AB相/BC相/CA相电流、2# STATCOM AB相/BC相/CA相电流等。

3.1 调取录波波形文件

运行中元录波在线软件程序：CAAP2008X.exe，打开U盘导出的后缀为*.CFG波形文件，并在显示下拉菜单中选中“显示一次值、有效值”这样显示的数据才是我们计算所需的数据。

3.2 选取无功输出峰值数值

我们计算的是STATCOM暂态启动时输出的最大无功值，所以在选取波形曲线值时应选取曲线中最大峰值。用鼠标左键点击显示T1紫色轴线，放置在381开关或382开关CT至某一相最大峰值位置。

3.3 STATCOM无功的计算

主要是利用35kV 8M电压和1# STATCOM AB相/BC相/CA相电流、2# STATCOM AB相/BC相/CA相电流。其中1# STATCOM的无功功率Q1=3×35kV 8M电压（线电压有效值）×1# STATCOM环内电流（相电流有效值），即计算公式为Q1=3*Ua*Iab。为了减少计算误差，电压、电流需取三相有效值的平均值。结合本次录波数据得出Q1=3*（21.861+19.517+19.367）/3*（2.182+2.013+2.052）/3=126.491，因两台STATCOM是均分无功输出的，所以本次暂态启动输出最大无功为Q=2*Q1=252.98MVar。我站两台STATCOM设置输出最大无功为300MVar，所以本次暂态启动为正确动作。

3.4 暂态响应时间的计算

STATCOM装置为目前最先进同步无功补偿装置，响应时间为20ms以内。因此我们必须在每次暂态启动后都要计算装置响应时间来确认装置是否在毫秒级响应。用鼠标右键点击显示橙色虚线轴线放置在绝对0值位置，然后鼠标左键点击显示紫色实线轴线放置在381开关Ia、Ib、Ic、首个峰值位置（如图3），然后查看左下角有显示T1（紫色虚线）、T2（橙色虚线）坐标值以及TD值（=T1-T2）=172则为响应时间17.2ms。

图3 T1、T2

4 得出的结论

通过报文可知，此次进入暂态条件为500kVdu/dt启动，再由计算得知，此次STATCOM暂态启动所输出的最大无功为252.98MVar，小于限值300MVar，装置响应时间为17.2ms，所有数据都符合暂态启动条件，因此得出此次进入暂态是正确启动。

5 结语

南方电网公司安装的STATCOM静止同步实时无功补偿装置，是目前为止世界上直挂电压等级最高、输出容量最大的链式STATCOM，也是世界上首台基于电力电子开关器件IEGT的高压大容量STATCOM，而且是动态响应速度最快的大容量STATCOM，采用先进的分相控制系统、先进的优化载波移相PWM技术和快速动态电流跟踪技术实现了动态无功的快速响应能力和电网不对称故障的优化补偿能力。正因为STATCOM装置器件的精密和先进性，我们在日常的监控、巡视和维护工作中要求必须更细致严谨地要求自己，特别是在装置动作时必须更严谨细心地去分析和处理，以保证STATCOM装置的安全、稳定、有效的运行。

参考文献

[1] 罗承廉，纪勇，刘遵义.静止同步补偿器（STATCOM）的原理与实现[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 沈斐，王娅岚，刘文华，等.大容量STATCOM主电路结构的分析和比较[J].电力系统自动化，2003，（8）.

[3] 张红，谭万禹，史春城，赵大庆.STATCOM与SVC在电力系统运行中的比较分析[J].吉林电力，2009，37（3）.

基金项目：本方案为广东电网有限责任公司东莞供电职工创新项目成果（项目编号：ZG-DG2014-008）。

作者简介：包新宇（1983-），男，广东电网公司东莞供电局高级工，电气助理工程师，研究方向：变电运行；李慧（1987-），女，广东电网公司东莞供电局高级工，电气助理工程师，研究方向：变电运行。

（责任编辑：蒋建华）