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摘要：本文分析配电网静止同步补偿器D-STATCOM在系统干扰和故障下的运行情况，提出了过电流分级保护的策略，根据实际情况把D-STATCOM保护分为三个等级（异常状态，紧急状态和故障状态），针对D-STATCOM运行必须躲过电网运行中扰动和故障的情况，提出了分级保护的保护策略将D-STATCOM运行分为异常状态，紧急状态和故障状态进行保护。分级保护可以有效保护装置过流情况。
关键词：过电流 分级保护 D-STATCOM 静止同步补偿器
引言
近年来，电网谐波、无功和不对称电流补偿已成为电力系统领域所面临的一个重大课题[1-3]，配电网静止同步补偿器[4-8] （distribution static synchronous compensator，D-STATCOM）是一种用于动态补偿无功，抑制三相不平衡和谐波的新型电力电子装置，凭借其优良的性能得到电力科研和工业界的广泛重视。
1 电力系统扰动下D-STATCOM的输出分析
1.1D-STATCOM基本工作原理
为三相四线型D-STATCOM装置接入电网的示意图，其中三相桥式整流负载和单相桥式整流负载构成非线性负荷，产生谐波电流、消耗无功功率并引起三相电流不平衡。D-STATCOM 的结构由主电路和控制系统两部分组成。主电路主要由电流变换电路构成，并采用电容作为直流侧储能元件；控制系统包含指令电流运算单元和补偿电流跟踪控制单元（脉冲信号发生电路、驱动电路）。三相四线型 D-STATCOM工作原理是由测得的配电网电压和负载电流信息，通过指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号，经过补偿电流跟踪单元的控制，产生脉冲控制信号，该信号再经驱动电路，得到能够控制电流变换电路大功率开关器件导通关断的信号，使得电流变换电路产生跟踪指令电流信号的补偿电流。补偿电流包含了负载电流中无功、谐波以及不平衡成分，补偿后，配电网只需提供负载电流的基波正序有功成分[4]。
1.2电网故障下D-STATCOM的过流情况分析
当电力系统发生单相接地、两相接地和相间短路故障时，系统处于三相不对称状态，此时，故障分析可以采用对称分量法进行，类似图4分为正序、负序和零序电流进行考虑。同样，动态过程的跟踪误差将会导致DTATCOM装置过流。
2过电流分级保护策略
当非线性负荷突增或者系统发生短路故障时，电网需要D-STATCOM补偿的容量可能超过装置的额定值，那么，认为装置进入了故障状态，这时，保护系统需要提供保护装置的安全，并使之与系统解列。将D-STATCOM与系统解列就需要跳开D-STATCOM与系统之间的主开关，主开关的跳开包含机械操作需要耗费时间，而且在电网故障排除后，再投入D-STATCOM的启动合闸等过程同样缓慢，假若频繁使用这种保护手段就会使D-STATCOM失去电力电子装置快速灵活的特点，其在电力系统中的作用也将难以发挥。
目前对D-STATCOM普遍采用脉冲封锁[5]进行保护，这種保护是当故障时通过对IGBT门极施加关断脉冲，强行终止IGBT的导通。这种保护的速度很快，通常为几十微秒，对装置躲过瞬时性扰动或故障是非常有利的。若是发生永久性故障，这种封锁状态也能保护未受损的IGBT。
然而脉冲封锁期间，D-STATCOM将停止工作，假若系统只是非线性负荷突增或者瞬时性故障，D-STATCOM的补偿效果消失，甚至连谐波抑制的功能也无法实现。这种情况下，倘若只是一味为了保护设备而统一采取脉冲封锁的方式将得不偿失。
因此，如今的D-STATCOM保护系统已经和控制系统密不可分，不仅仅需要判断装置能否运行，而且要解决如何运行的问题。特别是在装置运行过程中，出现电网小扰动的情况下，既要防止D-STATCOM的运行状态恶化，又要尽可能发挥D-STATCOM的补偿功效。这就需要采取分级保护的策略，简单来说就是根据扰动与故障的严重程度将D-STATCOM保护分为三个等级，以容量为20Kvar 的380V三相四线型D-STATCOM为例，：
1 异常状态 当负荷电流大于DSTACOM装置额定情况下所允许的最大负荷电流70A，对D-STATCOM进行限幅保护，保证装置在正常工作状态下进行补偿。
2 紧急状态 负荷电流已经远远超过正常水平，达到了170A以上，D-STATCOM装置无法继续工作，此时采取脉冲封锁保护装置。
3 故障状态 已经明确判断出电网或者D-STATCOM设备出现严重故障，发出跳闸信号，断开D-STATCOM与系统连接，等待工作人员检修。
3 结论
本文介绍了并联型配电网无功补偿装置（D-STATCOM）的工作原理、基本结构，针对D-STATCOM运行必须躲过电网运行中扰动和故障的情况，提出了分级保护的保护策略将D-STATCOM运行分为异常状态，紧急状态和故障状态进行保护。
参考文献：
[1] 吴文辉，刘会金.静止同步补偿器（STATCOM）技术的研究现状与发展[J].华东交通大学学报，2005，22（2）：89-94.
[2] 文小玲，尹项根.三电平STATCOM 的建模和仿真分析[J].武汉工程大学学报，2008，30（1）：87-91.
[3] 刘晓，陈晓宁，高成，朱瑞德.静止同步补偿器（STATCOM）的应用和发展[J].科技创新导报，2008，15：4-7.
[4] 刘文华，刘炳，王志泳，卢军锋，王京民.基于IGBT 三电平逆变器的依100 kvar D—STATCOM[J].电力系统自动化，2002.（01）.
[5] 茅靖峰，孙玉坤.一种采用多重化结构的静止补偿器主电路[J].配网自动化，2007，3：45-48.
孙晓伟（1985—），男，助理工程师，祖籍河南，主要负责抽水蓄能电站的机组运行、倒闸操作以及监屏、巡检等日常工作。Email：angel_20123@126.com
收货地址：河南省郑州市金水区国基路与中方园路交叉口，海洋馆对面中国建设银行，裴晓芬，18613730905。
关键词：过电流 分级保护 D-STATCOM 静止同步补偿器
引言
近年来，电网谐波、无功和不对称电流补偿已成为电力系统领域所面临的一个重大课题[1-3]，配电网静止同步补偿器[4-8] （distribution static synchronous compensator，D-STATCOM）是一种用于动态补偿无功，抑制三相不平衡和谐波的新型电力电子装置，凭借其优良的性能得到电力科研和工业界的广泛重视。
1 电力系统扰动下D-STATCOM的输出分析
1.1D-STATCOM基本工作原理
为三相四线型D-STATCOM装置接入电网的示意图，其中三相桥式整流负载和单相桥式整流负载构成非线性负荷，产生谐波电流、消耗无功功率并引起三相电流不平衡。D-STATCOM 的结构由主电路和控制系统两部分组成。主电路主要由电流变换电路构成，并采用电容作为直流侧储能元件；控制系统包含指令电流运算单元和补偿电流跟踪控制单元（脉冲信号发生电路、驱动电路）。三相四线型 D-STATCOM工作原理是由测得的配电网电压和负载电流信息，通过指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号，经过补偿电流跟踪单元的控制，产生脉冲控制信号，该信号再经驱动电路，得到能够控制电流变换电路大功率开关器件导通关断的信号，使得电流变换电路产生跟踪指令电流信号的补偿电流。补偿电流包含了负载电流中无功、谐波以及不平衡成分，补偿后，配电网只需提供负载电流的基波正序有功成分[4]。
1.2电网故障下D-STATCOM的过流情况分析
当电力系统发生单相接地、两相接地和相间短路故障时，系统处于三相不对称状态，此时，故障分析可以采用对称分量法进行，类似图4分为正序、负序和零序电流进行考虑。同样，动态过程的跟踪误差将会导致DTATCOM装置过流。
2过电流分级保护策略
当非线性负荷突增或者系统发生短路故障时，电网需要D-STATCOM补偿的容量可能超过装置的额定值，那么，认为装置进入了故障状态，这时，保护系统需要提供保护装置的安全，并使之与系统解列。将D-STATCOM与系统解列就需要跳开D-STATCOM与系统之间的主开关，主开关的跳开包含机械操作需要耗费时间，而且在电网故障排除后，再投入D-STATCOM的启动合闸等过程同样缓慢，假若频繁使用这种保护手段就会使D-STATCOM失去电力电子装置快速灵活的特点，其在电力系统中的作用也将难以发挥。
目前对D-STATCOM普遍采用脉冲封锁[5]进行保护，这種保护是当故障时通过对IGBT门极施加关断脉冲，强行终止IGBT的导通。这种保护的速度很快，通常为几十微秒，对装置躲过瞬时性扰动或故障是非常有利的。若是发生永久性故障，这种封锁状态也能保护未受损的IGBT。
然而脉冲封锁期间，D-STATCOM将停止工作，假若系统只是非线性负荷突增或者瞬时性故障，D-STATCOM的补偿效果消失，甚至连谐波抑制的功能也无法实现。这种情况下，倘若只是一味为了保护设备而统一采取脉冲封锁的方式将得不偿失。
因此，如今的D-STATCOM保护系统已经和控制系统密不可分，不仅仅需要判断装置能否运行，而且要解决如何运行的问题。特别是在装置运行过程中，出现电网小扰动的情况下，既要防止D-STATCOM的运行状态恶化，又要尽可能发挥D-STATCOM的补偿功效。这就需要采取分级保护的策略，简单来说就是根据扰动与故障的严重程度将D-STATCOM保护分为三个等级，以容量为20Kvar 的380V三相四线型D-STATCOM为例，：
1 异常状态 当负荷电流大于DSTACOM装置额定情况下所允许的最大负荷电流70A，对D-STATCOM进行限幅保护，保证装置在正常工作状态下进行补偿。
2 紧急状态 负荷电流已经远远超过正常水平，达到了170A以上，D-STATCOM装置无法继续工作，此时采取脉冲封锁保护装置。
3 故障状态 已经明确判断出电网或者D-STATCOM设备出现严重故障，发出跳闸信号，断开D-STATCOM与系统连接，等待工作人员检修。
3 结论
本文介绍了并联型配电网无功补偿装置（D-STATCOM）的工作原理、基本结构，针对D-STATCOM运行必须躲过电网运行中扰动和故障的情况，提出了分级保护的保护策略将D-STATCOM运行分为异常状态，紧急状态和故障状态进行保护。
参考文献：
[1] 吴文辉，刘会金.静止同步补偿器（STATCOM）技术的研究现状与发展[J].华东交通大学学报，2005，22（2）：89-94.
[2] 文小玲，尹项根.三电平STATCOM 的建模和仿真分析[J].武汉工程大学学报，2008，30（1）：87-91.
[3] 刘晓，陈晓宁，高成，朱瑞德.静止同步补偿器（STATCOM）的应用和发展[J].科技创新导报，2008，15：4-7.
[4] 刘文华，刘炳，王志泳，卢军锋，王京民.基于IGBT 三电平逆变器的依100 kvar D—STATCOM[J].电力系统自动化，2002.（01）.
[5] 茅靖峰，孙玉坤.一种采用多重化结构的静止补偿器主电路[J].配网自动化，2007，3：45-48.
孙晓伟（1985—），男，助理工程师，祖籍河南，主要负责抽水蓄能电站的机组运行、倒闸操作以及监屏、巡检等日常工作。Email：angel_20123@126.com
收货地址：河南省郑州市金水区国基路与中方园路交叉口，海洋馆对面中国建设银行，裴晓芬，18613730905。