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随着高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)的快速发展,直流工程的电压等级和输送容量不断提升,换相失败问题日趋严重。如何提升系统对换相失败的抵御能力,改善故障后系统的恢复特性愈加成为实际工程中的重中之重。同时,稳态工况下无功小组投切时所带来的电压波动以及投切时的开关损耗问题也愈加成为研究重点。静止同步补偿器(Static Sychronous Compensator,STATCOM)具有良好的无功快速响应能力,将其接入HVDC逆变侧交流系统,可以有效改善系统运行特性,对交流母线电压进行动态支撑。现有文献针对STATCOM改善HVDC运行特性的研究,大部分采用的仿真模型结构较为简单,且参数和控制策略很少结合工程实际,因此,其研究结论有待深入商榷。本文依托国网北京经济技术研究院科技项目--《换流站内STATCOM控制策略及仿真建模研究》,紧密结合酒泉-湖南±800kV HVDC工程,对利用STATCOM改善HVDC的暂稳态运行特性进行了深入的研究。主要研究内容如下。基于实际酒泉-湖南±800kV直流输电工程,根据其实际工程参数和控制策略,在PSCAD/EMTDC平台分别建立了酒泉-湖南HVDC和H桥级联型STATCOM的仿真模型,并分别验证了其暂、稳态特性。在此基础上,将STATCOM接入酒泉-湖南HVDC逆变侧交流母线,对STATCOM定交流电压控制和恒无功控制功能的有效性进行了仿真验证。基于所建立的仿真模型,以换相失败免疫因子为评价指标,分析了STATCOM对HVDC抵御换相失败能力的影响;以换相失败持续时间和功率恢复时间作为评价指标,分析了STATCOM对HVDC故障后恢复特性的影响。研究结果表明:STATCOM能提升HVDC对换相失败的抵御能力;与HVDC额定容量相比,STATCOM容量相对较小,STATCOM能够缩短换相失败持续时间和恢复时间,但效果不明显;相较于轻微故障下首次换相失败和严重故障工况下的持续换相失败,STATCOM对较严重故障下系统恢复特性的改善效果相对明显。为进一步抑制换相失败的发生,改善系统恢复性能,提出了基于模糊控制原理的STATCOM附加控制策略。以HVDC逆变侧关断角偏差的最大值作为输入,并基于模糊控制原理对STATCOM外环PI参数进行优化,以提高STATCOM的动态响应特性和控制精度。仿真结果表明:在逆变侧故障时,该附加模糊控制能显著提升HVDC对首次换相失败的抵御能力,改善系统恢复特性。为提升系统整体性能,考虑不同运行工况,提出了贴近实际工程的STATCOM和HVDC无功小组的详细协调控制策略,并把STATCOM附加模糊控制并入到该策略的暂态模式中。仿真结果表明:在稳态工况下能减少无功小组投切次数,减小投切时的电压波动;在故障时能改善系统暂态运行性能,提升系统恢复速度。