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随着经济的发展,世界各国对电能的需求日益增长,电网规模也不断扩大,使得电力系统电压稳定性问题日益突出。近年来世界上一些大电网相继发生了电压失稳或电压崩溃事故。这些事故造成大面积长时间停电,不仅造成了巨大的经济损失,也对社会、政治及人们的心理造成很大的影响,并且引起人们对电压稳定性问题的关注。
与此同时,现代电力电子技术和现代自动控制技术的飞速进步,推动了柔性交流输电技术(FACTS)的发展。FACTS技术的出现,给电力系统带来了新的控制技术的手段。作为FACTS家族中的重要成员之一,静止同步补偿器(STATCOM)具有快速灵活的无功功率调节能力,可有效的改善系统电压调节特性,提高系统电压稳定裕度。STATCOM的运行特性如何,如何评估STATCOM对电力系统电压稳定的影响效果将是本研究的重点。
论文首先介绍了STATCOM的基本原理,等效电路和常用建模方法,详细分析了STATCOM的运行特性。针对目前STATCOM输出建模和拓扑建模等方法的不足,通过引入单极性二值逻辑开关函数,建立了能够反映STATCOM内部特性和物理过程的开关函数模型。该模型的参数都是装置实际的物理参数,易于确定,更具一般性。
为了研究STATCOM对系统电压稳定性影响情况,文章基于特征结构分析法,将STATCOM的稳态模型加入潮流方程中,建立了计及STATCOM的电压稳定计算模型。该方法以最小模特征值作为系统接近电压不稳定的量度,以电压灵敏度和参与因子为指标,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点和区域,从而为STATCOM的配置提供依据。
实例仿真结果验证了所建模型和方法的正确性和有效性,也充分证明了STATCOM对电压稳定的积极作用。