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由于配电网直接与用户相连,因此配电网电压过高、过低、波动都会对用电设备造成不良影响,严重时甚至可损害用电设备,从而给人们正常生产生活带来较大影响。而且随着电力需求的增长,配电网负荷容量水平越来越高,冲击性负荷的数量和容量也有了大幅增长,致使配电网电压跌落并伴随电压波动闪变的问题频繁出现,严重时会导致电压失稳事故,进而给国民经济带来重大经济损失。因此保证配电网电压稳定具有重要的意义。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)作为一种最新的并联无功补偿装置,能够快速地跟踪补偿动态负荷,稳定系统电压,因此在配电网电压稳定方面具有重要理论和应用价值。 本文首先介绍了STATCOM的基本原理,从理论上推导了STATCOM能够增加负荷稳定运行的区间,提高负荷接入点电压水平。对包含典型冲击性负荷感应电动机和STATCOM的系统进行了仿真,证明STATCOM能够稳定负荷接入点的电压并稳定负荷运行。 其次,为模拟冲击性负荷对配电网电压的影响,提出一种改进型电弧炉模型,该模型运行时消耗无功功率剧烈波动,能使接入点电压剧烈波动、闪变,可以真实反映冲击性负荷对电网电压的影响。为稳定电弧炉接入点电压,将该点电压作为一个目标状态量,包含在建立的STATCOM非线性模型中;基于微分几何理论对该模型进行线性化;针对模型中含有一类能量有限的不确定性扰动,设计了鲁棒H∞控制器。仿真结果表明,采用上述控制算法的STATCOM,与采用传统控制算法相比,在稳定电压、提高电能质量上具有明显优势。 再次,基于实际的配电网用户侧经常会出现无功缺额较大且伴随着电压波动的现象,虽然静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)容量较大,能把电压提升至参考值附近,但SVC动态补偿效果不好,无法抑制电压波动闪变;而STATCOM虽然能够解决电压波动闪变等瞬时电能质量问题,但大容量STATCOM成本较高且运行不够稳定,无法将电压提升至理想水平。针对上述问题,本文提出了利用小容量STATCOM配合大容量SVC进行无功补偿的方案,并给出了一种基于专家决策、有差斜率电压调节、专家决策子系统结合模糊自整定的三层混合控制策略,该策略能够合理地改变STATCOM与SVC的无功分配,让SVC补偿大部分的静态无功,STATCOM仅补偿小部分的静态无功,保留了STATCOM较大的容量来补偿动态负荷需求的无功,实现了无功精确补偿,同时也避免了SVC与STATCOM之间形成无功环流。所提协调控制策略的有效性在搭建的仿真平台上得到了验证。 最后,总结了本文所做工作,指明了创新点,对STATCOM在模型处理上、混合系统中最佳容量、多台协调以及结构拓扑等一些可以继续深入研究的方向做了展望。