מערכות חשמל מודרניות להתמודד עם אתגרים חסרי תקדים כאשר הם משלבים מקורות אנרגיה מתחדשים משתנים, להכיל עומסים גדלים, ולשמור על אמינות בתנאי הפעלה דינמיים.מערכת שידור AC גמישה (FACTS) הופיעו ככלי חיוני לשיפור בקרת חשמל ויציבות המתח. בין אלה, סטאט Synchronous Compensator (STATCOM) עומד בשל התגובה המהירה שלה, המודולריות, וביצועים מעולים הן בטכניקות יציבות ואופטימיזציה של טכנולוגיות קיימות יותר ויותר.

טכנולוגיית STATCOM

STATCOM הוא מכשיר FACTS המחובר ל-Funt שיוצר או סופג כוח תגובתי באמצעות ממיר מקור מתח (VSC) בשילוב לרשת באמצעות מהפך מסובך. על ידי שליטה בגודל של מתח הפלט VSC ביחס למתח, STATCOM יכול להזריק (capacitive) או מנקה (inductive) לתוך זרם רוחב פסים זה כמעט בלתי מוגבל.

רכיב הליבה של מערכות STATCOM הוא VSC, אשר משתמש במודולציה דו-ממדית (PWM) או מחזורים רב-דרגיים אלה כדי להתנצלות על מנת לסנתז מתח AC ליד-סנואיד. עיצובים מודרניים לעתים קרובות מעסיקים ממירים מודולריים (MMCCOM) המציעים עיוותים פגומים נמוך, יעילות גבוהה, וסובלנות.

טכניקות לאופטימיזציה של Power Flow עם STATCOM

תקנות ובקרת דרופ

יישום ראשוני אחד של STATCOM הוא קבוע מתח מתח המדינה רגולציה.המכשיר שומר על מתח האוטובוס בתוך להקה prescribed על ידי התאמת תפוקה כוח תגובתי שלה המבוסס על מאפיין מתח-פעמי.מהנדסים להגדיר מתח הפניה (בדרך כלל 1.0 pu) ו מדרון droop (למשל, 25%) המגדירה את הכוח הפעיל הנדרש עבור סטייה מתח נתון. כאשר המערכת נופלת מתחת למתח, הפונקציה Active מתח זה, לחץ לחץ לחץ על ידי קיבולת לחץ חזק אפילו ייצוב.

כוונון נכון של רווח ה- droop הוא קריטי להימנע מאינטראקציות עם מכשירים אחרים של שליטה מתח.מהנדסים חייבים לשקול את היחס קצר-circuit בשלב של הפיכה משותפת (PCC) ואת חוסר יכולת של קווי שידור סמוכים.אנליזה ערכית Eigenvalue וסימולציות בזמן-דומיין משמשים כדי לאמת הגדרות בקרה.במתקנים רבים, לולאות בקרה משלימה נוסף להגבלת יתר במהלך עומסים או לחץ על ידי מתחים חריפים, אשר נמצאים תחת לחץ גבוה יותר (T) אשר נמצאים תחת לחץ גבוה יותר, אשר נמצאים תחת לחץ גבוה יותר, אשר נמצאים תחת לחץ גבוה יותר, אשר נמצאים תחת לחץ גבוה יותר, אשר נמצאים תחת מגבלות על ידי מתח נמוך יותר (ת לחץ גבוה יותר, אשר נמצאים תחת לחץ על ידי תרחישים מתוחים מתוחים מתוחים (T מופעלים).

כוח תיקון ועוצמה תגובתית

STATCOMs יכול לשפר באופן משמעותי את גורם הכוח של המערכת על ידי אספקת או לספוג כוח תגובתי לפי הצורך.עבור מתקנים תעשייתיים עם עומסי מנוע גדולים או פראנס קשתות קשת, STATCOM מותקנות בשלב של הפיכה משותפת יכול לשמור על גורם כוח כמעט בלתי אחיד, ובכך להפחית את זרימת הכוח תגובתי ברשת השידור ולהפחית את המטענים.

יכולת הכוח השבירה של STATCOM מדורגת בדרך כלל MVAr, עם המכשיר מסוגל לספק את הפיצוי המוביל ומחליק עד הדירוג המלא שלו ללא קשר למתח אוטובוס (עם טווח מתח מוגבל) תכונה קבועה זו היא יתרון מפתח על SVCs, אשר התפוקה השבירה שלו דעיכה עם מתח. מהנדסים יכול לעצב קבוצות כדי לספק תמיכה פעילה מלאה אפילו במהלך מתח חמור, שיפור הגדרות כוח משותף של קיבולת משותפת של קיבולת משותפת של קיבולת משותפת.

שיפור יציבות דינמי

במהלך הפרעות כגון תקלות, כוונון, או אובדן פתאומי של הדור, STATCOMs להגיב בתוך מילימטריים כדי לייצב מתחים ותנודות כוח לח.הזרקת הכוח תגובתי המהירה שלהם תומכת ברשת באמצעות התנופה הראשונה של זווית רוטטור oscillation, עוזר לשמור על סינכרוניזם ולמנוע סדקים מזהמים.

מעבר לתמיכה במתח, STATCOMs יכול להיות מצויד בקרים מלחימים משלימים אשר מאמתים את תפוקת הכוח הפעילה המבוססת על אותות כוח נמדד או תדרים. אלה מנקה מטרות בין-תחומיים בין-תחומיים (בדרך כלל 0.1-0.8 ), אשר מגבילים את העברת החשמל בין אזורים.על ידי הזרקת כוח תגובתי מודולרטי, STATCOM משנה את החשמל בין המרחקים לבין התקני המציאות הנורדיים הללו, כולל את המשתנים בקפידה 10.

אסטרטגיות שליטה עבור STATCOM

בקרת Vector הקלאסית (Dq-Frame)

רוב מודרני STATCOMs להשתמש ובקרת וקטור המיושמת במסגרת ההתייחסות הסינכרון (dq-axis) מדדו 3-phase AC מתחים וזרמים משנים לרכיבי Dq באמצעות זווית המתח הקו המתקבלת מלולאה בעלת שלב (PLL) את המונחים הבקרה הפנימית הנוכחית למשולתולתתתתתתתתתתתתתתתקים ו- q-axis בדרך כלל, אשר תואמת את הכוח הפעיל ו-Reactive Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Rep-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Repalinks (D-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-Re-

מהנדסים חייבים לכוון את הבקר רווחי כדי להשיג תגובה מהירה טווח ללא overshoot או חוסר יציבות. רוחב הפס של לולאה הנוכחית הפנימית נקבע בדרך כלל בין 100-500 הרץ, בעוד המתח החיצוני ו- DC-link לולאות איטי (10-30 הרץ) מחקרי רגישות ובדיקת חומרה-ב-ב-In-the-the-loop מופעלת כדי לאמת ביצועים בתנאים הגרועים או רווחיים יכול לשפר את הביצועים הקצרים יותר כאשר מערכת ההפעלה משתנה.

טכניקות בקרה מתקדמות

עבור יישומים מאתגרים כגון רשתות חלשות מאוד (SCR < 2) או רב-STATCOM תיאום, בקרים מתקדמים מציעים שיפור חזק.מודל שליטה חיזוי (MPC) משתמש במודל חיזוי של המערכת כדי למקם את המצבים אופטימליים או ערכי ההתייחסות על אופק סופי, טיפול במפורש מגבלות על המרת הנוכחי והמתח.

גישה נוספת היא השימוש ב- AI מבוסס חיזוק למידה כדי לייעל נקודות נקודות ב-StandtTCOM בזמן אמת, במטרה למזער את ההפסדים תוך שמירה על גבולות המתח. עם זאת, אימוץ תעשייתי דורש אימות יסודי ושיקולי אבטחת סייבר.עבור עכשיו, רוב אזורי השירות STATCOMs מסתמכים על שליטה חזקה על שליטה ב-Dq-Dq-שליטה עם נקודות פיקוח ממערכת ניהול האנרגיה (EMS).

מקום ו-Sing of STATCOMs

יעילותו של STATCOM תלויה באופן ביקורתי במיקום ובדירוגו במערכת החשמל.מהנדסים משתמשים בשילוב של זרימת כוח אופטימלית של מצב יציב (OPF) וסימולציה דינמי לזהות אוטובוסים חלשים שבהם חוסר יציבות מתח הוא סביר.S רגישות משפטית כגון אינדקס יציבות מתח (VSI) או ניתוח מודולי זיהוי המיקום היעיל ביותר.בדרך כלל, השקעות STTCOMs מותקנות באמצע של קווי שידור ארוכים, ליד מרכזי לחץ אוויריביים אופטימיים עם רמות אופטימיזציה אופטית (מערכת אופטימיזציה אופטימאלית) או אופטימיזציה גבוהה של גודל.

עבור מיקום מסוים, הדירוג הנדרש של STATCOM נגזר מגירעון כוח תגובתי מקסימלי הצפוי במהלך טבלאות הגרועות ביותר. מהנדסים לדמות N-1 ו- N-2 contingencies וקבוע את הכוח השביר הדרוש כדי לשמור על מתח מעל סף קריטי (למשל, 0.9 pu) סימולציות זמן של תקלות מבחן אם STATCOM יכול לספק תמיכה מהירה טווח עבור יישומים סטנדרטיים עבור טווחים מ- 50 ± יותר, כאשר ניתן להוסיף סימולציות חלופיות ל- MVAER יותר.

שילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשת

חוות רוח וצמחים PV סולאריים לעתים קרובות להסתמך על אירועים STATCOMs כדי לעמוד בדרישות קוד רשת עבור כוח נסיעה מתח דרך וכושר כוח תגובתי. במהלך אירועים של נסיעה נמוכה (LVRT) אירועים, מעכבי רוח עשויים להיות צריכים להזריק זרם פעיל; עם זאת, התגובה המצטברת יכולה להיות מוגבלת על ידי דירוגים בודדים ועיכובים תקשורת. A ייעודית של TRACOM מותקנת בנקודת הנית של מתח פתוח יכול להיות נשלטת יותר על ידי צמחים רבים.

חדירה הגוברת של משאבים מבוססי מופנם מפחיתה את ההתנהגות של המערכת אינרציה וקיבולת קצרת-תחומית, מה שהופך את STATCOMs אפילו יותר קריטי.הם יכולים לחקות התנהגות condenser סנכרון על ידי מתן "אינטרטיה וירטואלית" באמצעות הזרקת כוח פעילה מבוקרת אם מצוידת עם מערכת אחסון אנרגיה סוללה (BE) יחידות היברידיות אלה קבוצות STAT-COMSS (לעתים נקראות סינכרוניות סטטיות להפחתה פעילה) עם מספר שניות אחסון אוויריות לנפחים).

יישומים אמיתיים וביצועים

דוגמה בולטת אחת היא 200 MVAr STATCOM מותקנת ב-MMC Creek substation בטקסס, ארה"ב, בבעלות מועצת ההסתמכות של אלקטריק של טקסס (ERCOT) , בהתבסס על טכנולוגיית MMC, מייצבת מתח עבור 345 גדול של 345 kV מסדרון המקשר בין מערב טקסס לעומס מרכזי באזור דאלאס-Fort Worth מאז ועדה, המכשיר הפחית את המתחים של 5% וקיבולת השידור של ה-RC סייעה במהלך הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הקיבולת.

באירופה, הרשת הלאומית של בריטניה מפעילה מספר של STATCOMs בצומתים קריטיים, כולל ±225 MVAr ההתקנה בנקודת הכניסה של 400 kV ב Creyke Beck.This STATCOM, באמצעות טכנולוגיית VSC, תומך בקשר של חווה רוח גדולה בחו"ל ומספק כוח גומלין דינמי המפצה על התפוקה לסירוגין של הרוחות. דוחות מצביעים על שיפור של תקלות-ידי ציות משמעותיות על צמצום קו כפול של 400 גרם להפסדים שנפגעו בקו.

בדומה, במזרח התיכון, ±150 MVArTCOM הוצבה בתת ה- 220 kV בממלכה סעודיה כדי לטפל בחוסר יציבות של מתח שנגרם על ידי עומסי מנוע תעשייתיים וצמחי פלציה גדולים.StTCOM משתמשת ב- cascaded H-bridge multilevelrcon ממיר מדורגת והוא כבר בשירות במשך יותר מחמש שנים עם זמינות מעל 99.5%.

אתגרים ומגמות עתידיות

למרות היתרונות שלהם, STATCOMs מציג כמה אתגרים.עלויות הון ראשוני גבוה יותר מאשר מתקנים SVC דומים בשל מערכות חשמל מורכבות אלקטרוניקה ומערכות בקרה. ביצועים הרמוניים, אם כי מעולה עם MMC להתנצלות, עדיין דורש תכנון סינון זהיר עבור רשתות חלשות.ההממירים רגישים לעיוותים מתח רשת וחייב להיות מוגן מפני מעברים מורכבים.

מגמות עתידיות מצביעות על דירוגי מתח גבוהים יותר (קשר ישיר ל-765 kV או ±1100 kVDC), מתגי פס רחב יותר (SiC ו- GaN), ושילוב הדוק יותר עם סימולטורים דיגיטליים בזמן אמת עבור בדיקות חומרה-פחמן-פחמן-אפ.ההתכנסות של טכנולוגיית TCOM עם אחסון אנרגיה (BESS) תיצור מכשירים רב-תפקודיים המסוגלים לספק למערכות הפעלה וגמישות אקטיבית יותר, ובכך תגביר את יעילות יותר, ובכך תוסיף את יעילות יותר, כמו גם את יעילות של מערכת תחזוקה, ובכך תוסיף להגדלת יעילות של מערכת בקרה ולהגדיל את יעילות של מערכת בקרה ולהפחית את יעילות יותר, ובכך תוסיף להגדלת יעילות יותר, ובכך, ובכך תוסיף להגדלת יעילות של AITdo.

מסקנה

אופטימיזציה של כוח באמצעות טכנולוגיית STATCOM מציעה יתרונות משמעותיים, כולל יציבות מתח משופר, איכות כוח משופרת, יכולת העברת מוגברת, וחוסן מערכת גדולה יותר. על ידי יישום הטכניקות המתוארות - רגולציה, תיקון כוח, שיפור יציבות דינמי, ובקרת מתקדמת - מהנדסים יכולים להתמודד עם האתגרים של רשתות חשמל מודרניות. יישום מוצלח דורש כיבוי, כוונון, תיאום עם מכשירים אחרים, וסימולציה מבוססת יעילות יותר, עיצוב יעיל יותר, אשר יהיה להגדיל את התקני חשמל דינמי.

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]