Аналіз процесу керування STATCOM за швидких змін напруги

Abstract

The article investigates the processes of STATCOM control under conditions of rapid voltage changes. The main purpose of STATCOM application is reactive power compensation, which contributes to improving the quality of electricity, in particular, reducing voltage fluctuations. The modes of passive and active reactive power compensation are considered. Mathematical models are presented that describe the dependence of the voltage in the load node on the parameters of the compensator and the power source. It is shown that in the passive reactive power compensation mode, which assumes the absence of reactive power regulation at a fixed value of the synchronous compensator voltage, the voltage changes on the load do not exceed 3.4 % under the condition of a change in the power source voltage of up to 5 %. However, this does not always satisfy consumers. The active compensation mode provides directional control of reactive power, which allows achieving greater voltage stability in the network node. The dependence of the compensator voltage on the voltage at the load node is proposed, which can be used as the basis for a STATCOM disturbance control system to reduce rapid changes in the power source voltage. The simulation results showed that in the case of active compensation using the proposed compensator voltage dependence, the load voltage practically does not change when the power source voltage changes. Thus, the implementation of the proposed dependence in STATCOM control systems significantly improves the stability of the consumer supply voltage. In real operating conditions of the electric network, the power of the synchronous compensator may be insufficient to ensure full compensation of voltage fluctuations at the consumer connection node. In this case, a partial compensation mode of voltage fluctuations using the STATCOM reactive power consumption and generation modes is proposed. In the case of an increased source voltage, the STATCOM consumes reactive power the network, and in the case of a decrease in the power source voltage, it generates reactive power, ensuring the stability of the load voltage with limited STATCOM power. The proposed models and approaches can be used to improve active reactive power compensation systems in electric networks.

У статті досліджено процеси керування STATCOM в умовах швидких змін напруги. Основна мета застосування STATCOM – компенсація реактивної потужності, що сприяє покращенню показників якості електроенергії, зокрема зменшенню коливань напруги. Розглянуто режими пасивної та активної компенсації реактивної потужності. Наведено математичні моделі, які описують залежність напруги у вузлі навантаження від параметрів компенсатора і джерела живлення. Показано, що в режимі пасивної компенсації реактивної потужності, який передбачає відсутність регулювання реактивної потужності за фіксованого значення напруги синхронного компенсатора, зміни напруги на навантаженні не перевищують 3,4 % за умови зміни напруги джерела живлення на 5 %. Однак це, як правило, не задовольняє споживачів. Режим активної компенсації забезпечує спрямоване регулювання реактивної потужності, що дозволяє досягти більшої стабільності напруги у вузлі мережі. Запропоновано залежність напруги компенсатора від напруги у вузлі навантаження, яку можна покласти в основу системи керування за збуренням STATCOM для зменшення швидких змін напруги джерела живлення. Результати моделювання показали, що у разі активної компенсації з застосуванням запропонованої залежності напруги компенсатора, напруга на навантаженні практично не змінюється при зміні напруги джерела живлення. Таким чином, впровадження запропонованої залежності в системи керування STATCOM істотно покращує стабільність напруги живлення споживачів. В реальних умовах експлуатації електричної мережі потужність синхронного компенсатора може виявитись недостатньою для забезпечення повної компенсації коливань напруги в вузлі приєднання споживача. У такому випадку запропоновано режим часткової компенсації коливань напруги з використанням одночасно режимів споживання та генерування реактивної потужності STATCOM. У разі підвищеної напруги джерела STATCOM споживає з мережі реактивну потужність, а у разі зниження напруги джерела живлення – генерує реактивну потужність, забезпечуючи стабільність напруги на навантаженні за обмеженої потужності STATCOM. Запропоновані моделі та підходи можуть бути використані для вдосконалення систем активної компенсації реактивної потужності в електричних мережах.