엔지니어를 위한 현대 Power Systems의 Statcom 역할 이해

이 제품은 전기 전력 시스템의 경우, 전압 안정성 및 전력 품질 유지는 일정한 도전입니다. 그리드는 재생 에너지 소스, 증가 전송 거리를 수용하기 위해 진화하고, 더 복잡한 산업 부하를 지원하며, 빠르고 정확한 민감하는 전력 보상이 중요한 것이 필요합니다. 정체되는 동기화 컴파일러 (STATCOM)는 전기 전자기 기반 유연한 AC 전송 시스템 (FACTS) 장치로 구성되어 있으며, 이는 비정치 속도와 정확성을 제공합니다. 설계, 운영, 유지 또는 옵티컬 네트워크의 전력 공급을 보장하는 엔지니어는 전력 공급과 전력 공급을 보장하는 데 필요한 전력 공급을 보장합니다.

STATCOM이란?

STATCOM는 AC 전원 시스템에 민감하는 힘을 주사하거나 흡수할 수 있는 정체되는 동시 발전기입니다. 그것은 기본적인 빈도에 삼상 전압을 일으키기 위하여 전압 근원 변환기 (VSC)를 이용합니다. 전송선 전압에 관계되는 이 산출 전압의 크기 그리고 단계 통제해서, STATCOM는 격자에 민감하는 힘을 교환할 수 있습니다. 핵심 성분은 VSC ( IGBTs를 사용하여 전형적으로), 에너지 저장을 위한 DC 연결 축전기, 전압 및 비동기, 과전압을 가진 연속적인 힘으로, STATCOM는 과태로 연결하고, 동일한 힘으로 전환합니다.

STATCOM의 운영 원칙

STATCOM은 전압 생성에 의해 작동 V_o]] 그것의 AC 맨끝에. 이 전압이 시스템 전압과 동일하면 V_]sys]] ], 민감하는 힘은 교환되지 않습니다. [[FLTLTLT]V[FLT]]][FLT]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][FLT:

민감하는 힘 기능 및 작동 범위

STATCOM의 민감하는 힘 기능은 전압과 동등한 산출이 전압으로 quadratically 떨어지는 SVCs에 체계 전압 수준의 큰 독립적인 입니다. 이것은 가혹한 전압 sags 도중, STATCOM는 아직도 전압 붕괴를 방지하기 위하여 긴요한 지원을 제공하는 가까운 정격 전기 용량 현재를 전달할 수 있다는 것을 의미합니다. 운영 범위는 변환기의 등급에 의해 정의된 최대 전기 용량 및 유도적인 현재와 더불어 전형적으로 비대칭 V-I 특성입니다.

Power Systems의 STATCOM의 주요 기능

전압 규칙

STATCOM의 기본 기능은 그리드 내에서 지정된 참조 지점에서 전압을 유지하는 것입니다. 즉시의 재활성 전력을 주입하거나 흡수함으로써,로드 변경, 라인 전환 또는 세대 변동으로 인한 전압 편차를 카운터합니다. 엔지니어는 종종 전압이 민감하는 전력 흐름에 특히 민감하는 네트워크의 약한 노드에서 STATCOMs를 설치합니다.

동력 인자 개정

산업과 배급 네트워크에서는, 빈번한 동력 인자는 증가한 선 손실 및 감소된 체계 수용량에 지도합니다. STATCOM는 필요한 민감하는 힘을 공급해서 동력 인자를 동적으로 정정할 수 있고, 격자가 짐 변이에 관계 없이 Unity 동력 인자에 가까운 작동한다는 것을 지키. 이것은 실용 penalties를 감소시키고 전반적인 효율성을 개량합니다.

동적 민감 전력 지원 및 일시적 안정성

STATCOM은 비활성 전력 지원을 제공하기 위해 주기의 분수 내에서 응답합니다. 이 급속한 응답은 발전기와 습기찬 힘 진동 사이 동기화를 유지하는 데 도움이 됩니다. 일시적인 안정성 강화에 의하여, STATCOMs는 전송선을 그들의 열 한계에 더 가까이 작동하고, 새로운 인프라 없이 쓸모 있는 수용량을 증가하는 것을 허용합니다.

전압 Flicker 및 Fluctuations의 완화

아크로, 용접 장비, 또는 풍력 농장과 같은 간헐적 인 부하는 플래너로 알려진 급속한 전압 변이를 일으킬 수 있습니다. 적절한 제어 알고리즘을 가진 STATCOMs는 높은 대역폭에 공급하거나 민감하는 전력을 흡수하여이 변동을 매끄럽게 할 수 있으며, 민감한 장비에 안정적인 전압 공급을 제공하고 최종 사용자의 전력 품질을 향상시킵니다.

Harmonic 필터링 (가지고있을 때)

현대 STATCOMs는 네트워크에 있는 고조파 왜곡을 감소시키기 위하여 활동적인 거르는 기능으로 디자인될 수 있습니다. 고조파 빈도에 보상 현재를 주사해서, 그들은 중요한 비선형 짐과 체계에 있는 전반적인 힘 질을 개량합니다.

전통적인 민감하는 힘 보상에 이점

동시 콘덴서와 사이리스터 제어 원자로/용량 (SVCs)와 같은 전통적인 해결책과 비교해, STATCOMs는 몇몇 중요한 이점을 제안합니다:

Faster Response:] Sub-cycle 응답은 우수한 일시적이고 동적인 성과를 가능하게 합니다.
Lower Footprint: Solid-state Construction은 소형, 모듈 설계를 통해 공간에 제약된 변전소에 적합합니다.
고효율: 수동 부품의 감소된 사용으로 인한 저손실 및 반도체 스위칭 향상
Wider Operating Range:는 감소된 전압 수준에서 조차 전동 전류 산출을 유지합니다.
Improved Reliability: 이동 부품 및 비동기 콘덴서에 비해 유지 보수가 절감되지 않습니다.
Flexible Control:]는 에너지 저장(예: 배터리)와 결합될 때 독립적으로 활성화 및 민감하는 전력을 제어할 수 있습니다.

현대 Power Systems의 STATCOMs 응용

Renewable Energy의 통합

풍력 및 태양 농장은 전압 장애 중의 위임 정전에 대한 위임 된 반응 전력 지원이되는 그리드 코드를 충족하기 위해 점점 필요합니다. STATCOMs는 일반적인 커플 링 (PCC)의 지점에 설치되어 이러한 재생 가능한 식물은 분리없이 결함을 통해 탈 수 있으며 가변 세대에 의한 전압 변동을 안정화시킵니다. 이것은 특히 긴 잠수 케이블을 통해 연결된 해상 풍력 농장에서 특히 중요합니다.

전송 시스템 지원

기존 변속기의 전력 전송 기능을 강화하기 위해 유틸리티 사용 STATCOMs. 긴 라인의 중간 지점에서 동적 전압 지원 제공함으로써, 그들은 안정 상태 안정성 한계를 증가 하 고 높은 부하를 허용 합니다. STATCOMs 또한 큰 동기 영역 사이 전원 교환을 제한 하는 댐핑 인터 레아 진동.

산업 전력 시스템

강철 선반 광업 가동과 같은 무거운 기업은, 화학 식물 수시로 큰, 변동 민감하는 힘 수요가 있습니다. 전용 STATCOM는 단단한 포용력 내의 전압을, 가공 효율성을 개량하고 장비를 보호하는 유지할 수 있습니다. 몇몇 임명에서는, 다수 STATCOM 단위는 필수 등급에 도달하기 위하여 결합됩니다.

분산 네트워크

분산 에너지 자원 (DERs)의 높은 침투와 함께 전압 규제는 양방향 전력 흐름으로 인해 도전된다. 컴팩트 STATCOM 단위는 때로는 스마트 인버터에 통합되어 통계 제한 내에서 전압 프로파일을 유지하고 변압기의 하중 초과 탭 변경자를 줄이기 위해 필요성을 줄일 수 있습니다.

HVDC 변환기 역

STATCOMs는 변환기 가동 도중 민감하는 힘을 공급하기 위하여 HVDC 연결의 양쪽 끝에 점점 이용되고 contingencies 도중 AC 체계를 지원하기 위하여. 그들은 상호 연결한 AC/DC 체계의 전반적인 안정성에 공헌합니다.

기술적인 고려사항

의성 및 위치

STATCOM의 Proper sizing는 상세한 로드 플로우 및 동적 연구를 요구합니다. 엔지니어는 필요한 민감 전력 범위, 응답 시간 및 운영 전압 프로파일을 결정해야합니다. 위치는 가장 약한 버스 또는 최대 민감하는 전력 부족의 점에 따라 다릅니다. 종종 최적의 배치는 긴 전송 라인 또는 로드 센터의 중간 지점에 있습니다.

제어 시스템 설계

STATCOM의 제어 시스템은 멀티 레벨 케이스입니다: 외부 루프는 AC 전압 또는 민감 전력, 내부 루프 제어 전류를 조절하고 PWM는 전환 신호를 생성합니다. 엔지니어는 PI 컨트롤러를 조정하거나 고급 기술을 탐험해야합니다 (예 : 모델 예측 제어) 균형 속도와 안정성을. 다른 FACTS 장치와 보호 시스템을 가진 Proper 조정은 필수적입니다.

Harmonics 및 필터링

현대 멀티 레벨 컨버터는 가까운 sinusoidal 전압을 생산하지만 일부 고조파 함량이 남아 있습니다. 엔지니어는 IEEE 519 고조파 한계를 충족하기 위해 STATCOM의 활성 필터링 기능을 수동 필터를 설치해야합니다. 커플링 변압기의 임피던스의 디자인은 또한 고조파 성능에 영향을 미칩니다.

보호 및 중복

STATCOM 모듈은 과전류, 과전압 및 열 응력에 대한 강력한 보호를 요구합니다. 중복은 종종 전원 모듈 레벨에 내장되어 있습니다. 높은 가용성 응용 분야의 N+1 구성은 단일 모듈 실패 후 계속 작동 할 수 있습니다.

STATCOM 기술에 대한 미래 동향

다양한 붕소 반도체 (SiC 및 GaN)의 발전은 더 컴팩트한 STATCOM 설계로 이어지는 높은 전환 빈도와 낮은 손실을 가능하게 합니다. 모듈형 멀티 레벨 변환기 (MMC)는 고출력 STATCOMs의 지배적 토폴로지가 되고, 확장성, 결함 공차 및 낮은 조화 왜곡을 제공합니다. 외부 그리드가 없는 전압 소스로 갖춰지는 전방, 그리드 형성 STATCOMs는 micro-grid와 black-start-start를 지원하는 개발되었습니다.