20
Сентябрь
–
октябрь
2013
УПРАВЛЕНИЕ
Мощностью
Преобразовательная
подстанция
Чусюн
является
частью
энергосистемы
China Southern Power Grid,
обеспечивающей
энерго
-
снабжение
региона
дельты
Жемчужной
реки
.
Юньнань
Гуйчжоу
Гуаньдун
Хайнань
Гуанси
25000
МВт
«
Три ущелья»
34%
нагрузки
Гуаньдун
STATCOM ±200
МВАр
на
подстанции
г
.
Дунгуань
Территория
обслуживания
China Southern Power Grid
и
место
установки
STATCOM.
К
рупнейшим
и
самым
важ
-
ным
энергоузлом
в
плане
общего
потребления
элек
-
троэнергии
,
поставляемой
China Southern Power Grid (CSG),
является
дельта
Жемчужной
реки
.
Экономика
и
промышленность
в
этом
регионе
,
которые
в
настоя
-
щее
время
развиваются
быстры
-
ми
темпами
,
имеют
большое
зна
-
чение
для
Китая
.
Четыре
главных
крупных
города
в
этом
регионе
—
это
Гуанчжоу
,
Шэньчжэнь
,
Дунгу
-
ань
и
Фошань
,
и
спрос
на
электро
-
энергию
в
каждом
из
этих
городов
превышает
10000
МВт
.
Для
энергоснабжения
дельты
Жемчужной
реки
China Southern
Power Grid
построила
протяжён
-
ную
гибридную
энергосистему
пе
-
ременного
/
постоянного
тока
уль
-
травысокого
класса
напряжения
,
включающую
восемь
воздушных
линий
переменного
тока
напря
-
Китай устанавливает
STATCOM
Энергокомпания Southern Power Grid в Китае повышает
управляемость системы электропередачи и качество
электроэнергии.
Хун Жао (Hong Rao) и Шукай Сюй (Shukai Xu),
Электроэнергетический научно-исследовательский институт China Southern Power Grid
21
Сентябрь
–
октябрь
2013
УПРАВЛЕНИЕ
Мощностью
Схема
STATCOM ±200
МВАр
на
подстанции
Дунгуань
500
кВ
.
жением
500
кВ
,
четыре
высоковольтных
вставки
по
-
стоянного
тока
(±500
кВ
, 3000
МВт
)
и
одну
ультравысо
-
ковольтную
вставку
постоянного
тока
протяжённостью
1418
км
(±800
кВ
, 5000
МВт
),
которые
в
общей
слож
-
ности
могут
передавать
с
запада
на
восток
мощность
более
25000
МВт
.
Таким
образом
,
динамический
спрос
на
реактивную
мощность
и
стабильность
напряжения
имеют
первостепенное
значение
для
обеспечения
на
-
дёжного
энергоснабжения
этого
региона
.
Поскольку
в
Китае
электроэнергетика
развивается
быстро
в
соответствии
с
высокими
темпами
развития
экономики
,
спрос
на
высококачественные
услуги
ра
-
стёт
.
Учитывая
это
, CSG
разрабатывает
стратегию
по
обеспечению
источника
электроэнергии
,
который
будет
интеллектуальным
,
эффективным
,
надёжным
и
исполь
-
зовать
возобновляемую
(
другими
словами
,
экологиче
-
ски
чистую
)
энергию
.
Исследования
в
области
управляемости
и
надёжности
системы
электропередачи
Одним
из
решений
по
расширению
воз
-
можностей
управления
,
эксплуатации
и
повы
-
шения
надёжности
системы
электропередачи
,
а
также
улучшения
качества
электроэнергии
является
применение
статического
синхронно
-
го
компенсатора
(STATCOM),
члена
семейства
устройств
гибких
систем
передачи
переменного
тока
(FACTS).
Что
касается
энергоузла
CSG
на
Востоке
, STATCOM
мог
бы
помочь
в
восстанов
-
лении
напряжения
после
замыканий
в
восточ
-
ном
секторе
территории
обслуживания
CSG
и
предотвращении
неисправностей
последова
-
тельной
коммутации
высоковольтных
линий
по
-
стоянного
тока
.
Для
определения
оптимального
места
установки
STATCOM
и
его
необходимой
мощ
-
ности
потребовались
исследования
в
обла
-
сти
управляемости
и
надёжности
системы
.
Сотрудники
Электроэнергетического
научно
-
исследовательского
института
CSG (EPRI-CSG)
провели
глубокие
,
подробные
исследования
,
учитывая
различные
режимы
эксплуатации
,
си
-
стемное
развитие
и
особенности
работы
гибрид
-
ной
системы
переменного
/
постоянного
тока
.
Эти
исследования
позволили
определить
,
что
самым
опасным
для
системы
является
трёхфаз
-
ное
короткое
замыкание
,
когда
не
срабатывает
выключатель
вставки
.
Исследования
показали
,
что
оптимальным
местом
установки
STATCOM
является
либо
подстанция
Дунгуань
500
кВ
,
либо
подстанция
Хенли
500
кВ
.
При
определении
необходимой
мощности
STATCOM CSG
должна
была
учесть
условия
эксплуатации
на
каждой
подстанции
,
а
также
возраст
оборудования
этих
подстанций
.
После
долгих
размышлений
CSG
приняла
ре
-
шение
установить
STATCOM ±200
МВАр
на
под
-
станции
Дунгуань
500
кВ
.
В
период
с
2007
года
по
2010
год
CSG
в
со
-
трудничестве
с
Rongxin Power Electronic Co.
и
Университетом
Цинхуа
работала
над
совмест
-
ным
проектом
по
исследованиям
и
разработке
STATCOM 200
МВАр
.
Основная
схема
и
топология
STATCOM
Проектная
группа
рекомендовала
подключить
STATCOM
к
шине
35
кВ
вместо
шины
10
кВ
для
сниже
-
ния
необходимого
выходного
тока
и
потерь
.
Группа
так
-
же
сравнила
предпочтительные
схемы
соединения
—
«
звезда
»
и
«
треугольник
».
Для
схемы
соединения
«
звез
-
да
»
фазовое
напряжение
было
ниже
в
установившемся
режиме
,
а
трёхфазные
напряжения
отличались
и
даже
были
гораздо
выше
номинальных
значений
для
неуста
-
новившегося
режима
.
Напротив
,
для
схемы
соединения
«
треугольник
»
наблюдались
различные
выходные
токи
в
неустановившемся
режиме
без
повышения
фазовых
на
-
пряжений
.
На
основании
результатов
исследования
для
STATCOM
была
выбрана
схема
«
треугольник
».
Учитывая
технологические
сложности
и
ограничения
устройства
,
проектная
группа
определила
необходи
-
мую
мощность
STATCOM
как
±200
МВАр
.
Используются
два
преобразователя
напряжения
±100
МВАр
.
Преоб
-
Инженеры
готовятся
к
пуско
-
наладочным
испытаниям
.
22
Сентябрь
–
октябрь
2013
Инженеры
проверяют
систему
мониторинга
STATCOM.
Характеристики
преобразователя
напряжения
Двух
-
или
трёхуровневый
преобразователь
Многоуровневый
преобразователь
Переключатели
соеди
-
нены
последовательно
,
простая
клапанная
систе
-
ма
и
система
управления
Использует
многоуров
-
невые
силовые
модули
,
сложные
конструкция
преобразователя
и
систему
управления
Сложности
в
управлении
динамическим
напряже
-
нием
последовательно
соединённого
устройства
Сложности
в
регулировании
напряжения
постоянного
тока
силового
модуля
Скорость
нарастания
напряжения
(dv/dt)
и
гармонические
искажения
выше
Скорость
нарастания
напряжения
(dv/dt)
и
гармонические
искажения
ниже
Частота
широтно
-
импульсной
модуляции
в
пределах
килогерц
,
потери
около
2%
Частота
широтно
-
импульсной
модуляции
меньше
,
потери
около
1%
Меньше
поставщиков
устройств
для
последова
-
тельного
соединения
Больше
поставщиков
устройств
для
модульного
исполнения
УПРАВЛЕНИЕ
Мощностью
разователи
напряжения
являются
основополагающей
технологией
для
STATCOM;
обычно
применяются
двух
-
или
трёхуровневые
преобразователи
и
многоуровне
-
вые
приложения
.
Ввиду
ограничений
устройства
и
задач
по
повыше
-
нию
производительности
системы
применяется
преоб
-
разователь
напряжения
с
последовательно
соединён
-
ными
Н
-
мостовыми
модулями
,
в
которых
используются
транзисторы
с
затвором
,
усиленным
инжекцией
.
Каждая
фаза
имеет
26
модулей
с
двумя
резервными
для
выда
-
чи
53
уровней
напряжения
.
При
высоких
уровнях
напря
-
жения
частота
широтно
-
импульсной
модуляции
состав
-
ляет
всего
250
Гц
и
,
таким
образом
,
обеспечивает
очень
хорошие
показатели
в
плане
гармонических
искажений
и
управления
потерями
.
Стратегия
управления
В
соответствии
с
системными
требованиями
STATCOM
имеет
два
режима
управления
:
режим
управ
-
ления
реактивной
мощностью
и
режим
управления
на
-
пряжением
.
Режим
управления
реактивной
мощностью
облегчает
проверку
основной
функции
STATCOM,
а
ре
-
жим
управления
напряжением
применяется
в
ходе
нор
-
мальной
эксплуатации
.
Для
достижения
высокого
быстродействия
был
спро
-
ектирован
регулятор
тока
для
раздельного
управления
трёхфазным
выходным
током
.
Более
того
,
регулятор
тока
может
работать
без
отключения
и
при
асимметрич
-
ных
повреждениях
.
Испытания
с
применением
программно
-
аппаратного
комплекса
RTDS
Для
быстрого
,
надёжного
,
точного
и
экономически
эффективного
испытания
разработанной
технологии
для
сложных
сетей
высокого
напряжения
переменного
и
постоянного
тока
CSG
применила
цифровой
комплекс
моделирования
энергосистемы
в
режиме
реального
времени
Real Time Digital Simulator (RTDS),
который
раз
-
работан
и
выпускается
компанией
RTDS Technologies
Inc. RTDS —
это
полностью
цифровой
комплекс
моде
-
лирования
электромагнитных
переходных
процессов
энергосистемы
в
режиме
реального
времени
.
С
его
по
-
мощью
EPRI-CSG
разработал
имитационную
модель
для
гибридных
высоковольтных
систем
переменного
и
постоянного
тока
с
установленными
STATCOM.
Систе
-
му
управления
и
защиты
STATCOM
подключили
к
ком
-
плексу
моделирования
для
проведения
испытаний
на
эксплуатационные
и
динамические
характеристики
.
С
27
октября
2010
года
до
14
января
2011
года
CSG
провела
в
своей
лаборатории
моделирования
испыта
-
ния
для
шести
классов
с
52
единицами
оборудования
.
Во
время
испытаний
инженеры
проверили
и
улучши
-
ли
логику
и
характеристики
системы
управления
и
защиты
.
Пусконаладочные
испытания
Реализация
проекта
STATCOM
потребовала
рас
-
ширения
действующей
подстанции
.
Для
сокращения
срока
строительных
работ
оборудование
было
уста
-
новлено
в
контейнерах
,
подобранных
в
соответствии
со
схемой
подстанции
.
Каждая
фаза
обоих
преобра
-
зователей
напряжения
устанавливалась
в
отдельном
контейнере
вместе
с
системой
водяного
охлаждения
.
Вместе
с
контейнером
системы
управления
на
подстан
-
ции
было
установлено
семь
контейнеров
размерами
12,2
х
3,2
м
.
Пусконаладочные
испытания
проводились
в
пери
-
од
с
26
июля
2011
года
по
8
августа
2011
года
в
рам
-
ках
программы
,
включавшей
10
испытаний
каждого
из
28
компонентов
.
Результаты
испытаний
подтвердили
следующие
эксплуатационные
характеристики
:
• STATCOM
имеет
высокое
быстродействие
.
Выдача
реактивной
мощности
одного
преобразователя
на
-
пряжения
была
настроена
на
бросок
от
-40
МВАр
до
+40
МВАр
,
а
время
срабатывания
составляло
менее
5
мс
.
С
учётом
времени
обнаружения
замы
-
кания
STATCOM
может
выдавать
от
-200
МВАр
до
+200
МВАр
приблизительно
за
15
мс
;
•
при
низкой
частоте
широтно
-
импульсной
модуляции
потери
STATCOM
составляют
1,05%
в
условиях
пол
-
23
Сентябрь
–
октябрь
2013
Крупнейший
и
самый
мощный
в
мире
STATCOM
установлен
на
подстанции
Дунгуань
500
кВ
.
УПРАВЛЕНИЕ
Мощностью
ной
нагрузки
,
без
соединительного
трансформатора
.
Это
значительным
образом
снижает
эксплуатацион
-
ные
затраты
,
поскольку
выход
является
практически
нулевым
в
режиме
нормальной
эксплуатации
,
в
осо
-
бенности
при
сравнении
со
статическим
компенса
-
тором
реактивной
мощности
(SVC).
Для
компенса
-
тора
200
МВАр
стоимость
потерь
при
применении
STATCOM
составляет
всего
одну
треть
от
потерь
при
применении
SVC,
что
компенсирует
разницу
в
проектных
вложениях
;
•
гармонические
искажения
для
шины
35
кВ
состав
-
ляют
менее
2,5%,
когда
один
преобразователь
на
-
пряжения
выдаёт
50
МВАр
.
В
ходе
пусконаладочных
испытаний
выход
STATCOM
практически
не
влиял
на
общие
гармонические
искажения
220
кВ
;
•
для
проверки
стратегии
резервирования
было
ими
-
тировано
замыкание
на
силовом
модуле
.
В
случае
замыкания
на
модуле
производится
его
обход
,
пре
-
образователь
блокируется
.
Спустя
250
мс
проис
-
ходит
разблокировка
преобразователя
,
и
выдача
реактивной
мощности
восстанавливается
;
•
управление
двумя
преобразователями
осуществля
-
ется
при
помощи
одного
регулятора
,
и
,
таким
обра
-
зом
,
выход
является
синхронным
и
в
установившем
-
ся
,
и
в
переходном
режимах
.
Один
год
«
особой
»
эксплуатации
После
проведения
пусконаладочных
испытаний
крупнейшего
и
самого
мощного
в
мире
STATCOM
он
был
введён
в
эксплуатацию
19
августа
2011
года
на
под
-
станции
Дунгуань
500
кВ
.
Согласно
нормативам
CSG
до
введения
в
коммерческую
эксплуатацию
устройство
эксплуатировалось
в
течение
года
.
В
течение
этого
периода
были
проведены
дальней
-
шие
испытания
,
включая
испытания
на
перегрузку
и
на
отказ
системы
.
Эти
два
испытания
отражают
динами
-
ческие
характеристики
STATCOM
и
показывают
,
как
эксплуатационные
характеристики
могут
улучшить
ста
-
бильность
энергосистемы
.
Значительные
преимущества
Проект
по
установке
и
эксплуата
-
ции
STATCOM ±200
МВАр
предоста
-
вил
значительные
разносторонние
преимущества
.
Его
успех
знаменует
важную
веху
в
процессе
разработки
STATCOM
и
его
применения
в
энер
-
госистеме
Китая
и
даже
в
глобаль
-
ной
электроэнергетике
.
Этот
проект
служит
надёжной
базой
для
после
-
дующих
проектов
по
исследовани
-
ям
,
производству
,
разработке
,
про
-
ектированию
и
эксплуатации
сотен
устройств
STATCOM
в
Китае
.
STATCOM ±200
МВАр
в
CSG
бу
-
дет
играть
важную
роль
в
случае
воз
-
никновения
повреждений
системы
при
стабилизации
напряжения
,
пре
-
дотвращая
неисправности
последо
-
вательной
коммутации
высоковольт
-
ной
линии
постоянного
тока
.
Таким
образом
, STATCOM
позволит
CSG
повысить
пропускную
способность
высоковольтной
системы
постоян
-
ного
тока
с
запада
на
восток
,
что
со
-
кратит
необходимость
в
дальнейших
вложениях
в
развитие
электросети
.
Согласно
исследованиям
энергокомпании
в
области
развития
системы
к
2030
году
CSG
будет
иметь
20
вы
-
соковольтных
систем
постоянного
тока
, 12
из
которых
будут
расположены
в
регионе
дельты
Жемчужной
реки
.
В
этом
регионе
будет
построено
ещё
восемь
высоко
-
вольтных
линий
постоянного
тока
и
будут
установлены
STATCOM
общей
мощностью
15000
МВАр
.
Если
пред
-
положить
,
что
мощность
STATCOM
будет
увеличена
до
300
МВАр
,
к
2030
году
в
эксплуатации
CSG
будет
нахо
-
диться
ещё
50
устройств
STATCOM.
Хун
Жао
(
Hong Rao
, raohong@csg.cn)
окончил
Ки
-
тайский
научно
-
технический
университет
Хуажонг
в
1983
году
со
степенью
бакалавра
.
В
период
с
1983
го
-
да
по
2003
год
занимался
проектированием
энергоси
-
стем
и
реализацией
проектных
строительных
работ
.
В
2003
году
был
назначен
главным
инженером
Элек
-
троэнергетического
научно
-
исследовательского
инсти
-
тута
China Southern Grid,
в
настоящее
время
является
его
вице
-
президентом
.
Шукай
Сюй
(
Shukai Xu
)
окончил
Университет
Цин
-
хуа
в
2002
году
со
степенью
бакалавра
и
в
2007
году
с
докторской
степенью
.
В
настоящее
время
является
старшим
инженером
и
руководителем
проектов
в
обла
-
сти
электротехники
в
Электроэнергетическом
научно
-
исследовательском
институте
China Southern Grid.
Сре
-
ди
профессиональных
интересов
Сюй
—
исследования
и
проектные
строительные
работы
в
области
силовой
электроники
,
в
особенности
гибких
систем
передачи
переменного
тока
,
преобразователей
напряжения
и
вы
-
соковольтных
систем
постоянного
тока
.
Компании
и
учреждения
,
упомянутые
в
статье
:
China Southern Power Grid | http://eng.csg.cn
Rongxin Power Electronic Co. | http://en.rxpe.com
RTDS Technologies | www.rtds.com
Tsinghua University | www.tsinghua.edu.cn
Оригинал статьи: Китай устанавливает STATCOM
Энергокомпания Southern Power Grid в Китае повышает управляемость системы электропередачи и качество электроэнергии.
