I
摘要
220千伏西郊變地處上海市西北部中心區(qū)域，是上海電網(wǎng)黃渡分區(qū)中心變電站，電
力負荷集中，功率交換量大。其母線電壓隨負荷變化率大，現(xiàn)有的無功補償裝置又無
法在系統(tǒng)故障時真正提供動態(tài)的電壓支撐，不利于該地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。因此，如
何安全、可靠、有效地，特別是在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，控制住西郊變母線電壓就
成了一個值得關(guān)注的課題。STATCOM鏈式靜止無功補償成套裝置，屬于柔性交流輸電系
統(tǒng)（FACTS）中潮流控制裝置，其無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定,在電壓
低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)。STATCOM還可以
抑制電壓閃變,提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平,結(jié)合我國的國情和已有的技術(shù),發(fā)展STATCOM應(yīng)
是解決我國電壓穩(wěn)定問題的有效手段調(diào)節(jié)。本文是作者在碩士生研究期間在STATCOM
鏈式靜止無功補償成套裝置方面科研的總結(jié)，主要包括以下內(nèi)容：
（1）研究提出50MVA STATCOM裝置總體方案設(shè)計。經(jīng)過對多種方案的分析、
比較，并結(jié)合20MVA STATCOM裝置的研制經(jīng)驗，確定50M STATCOM主電路采用
鏈式結(jié)構(gòu)的逆變器，功率器件采用IGCT。STATCOM裝置主要由三相鏈式單相逆變器、
六臺連接電抗器、高壓開關(guān)柜、升壓變壓器、控制/監(jiān)測單元/保護單元、水冷卻系統(tǒng)、
中央控制臺及遠程控制臺等組成。連接電抗器、升壓變壓器及水冷系統(tǒng)散熱裝置安裝
于室外，室內(nèi)分為高壓室、控制室、逆變室、水冷系統(tǒng)室及備件室。
（2）測控系統(tǒng)是STATCOM裝置的核心部分之一，它通過測量、計算，產(chǎn)生并控制
驅(qū)動開關(guān)器件的脈沖來控制裝置的運行，完成STATCOM裝置需要完成的各項任務(wù)。論
文詳細介紹了上海220千伏西郊變±50MVar STATCOM成套裝置的控制系統(tǒng)、檢測與故
障診斷系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)設(shè)計，并對測控系統(tǒng)的實現(xiàn)方式作了分析。
（3）如何使STATCOM裝置在研制后安全合理的投入上海電網(wǎng)運行是目前最急于解
決的問題。論文以成套鏈式STATCOM裝置中的鏈節(jié)單元為實驗對象，采用背靠背的連接方式對所有的鏈節(jié)兩兩進行試驗。實驗結(jié)果表明，主電路單元、控制與保護單元、
檢測與故障診斷單元及冷卻系統(tǒng)在試驗期間都應(yīng)無異常現(xiàn)象發(fā)生。
論文最后對上述研究成果進行了總結(jié)，指出發(fā)展STATCOM裝置具有巨大的社會效
益，對國民經(jīng)濟發(fā)展有積極的意義，代表了現(xiàn)階段無功補償、電能質(zhì)量控制的發(fā)展方
向。
關(guān)鍵詞：上海西郊變，STATCOM，電壓穩(wěn)定，測控技術(shù)，
主電路單元，控制與保護，監(jiān)測與故障診斷，鏈式結(jié)構(gòu)
V
摘要……….………..……….………………….……….……………
ABSTRACT.……….………..…….………………….……….……
第一章緒論.…………….……….……………….………………
§1.1引言..……………….……….……….………….……
§1.2國內(nèi)外同類設(shè)備狀況對比分析.…………………
1.2.1 STATCOM的技術(shù)優(yōu)勢.……….………….………
1.2.2國內(nèi)外同類設(shè)備的發(fā)展動向與趨勢分析………
1.2.3技術(shù)經(jīng)濟分析…………………….………………
§1.3論文的主要工作和章節(jié)安排…………………
第二章50MVA STATCOM裝置總體方案設(shè)計……………………
§2.1 50MVA STATCOM裝置構(gòu)成.……………….……….…
§2.2 50MVA STATCOM裝置主電路….………………………
2.2.1功率器件……….……….………………………
2.2.2主電路結(jié)構(gòu)……….…….…………………………
2.2.3鏈式結(jié)構(gòu)STATCOM的優(yōu)點……….……….………
2.2.4主要運行參數(shù)及元件參數(shù)……….…….………
2.2.5逆變器損耗計算……….…………………………
2.2.6單相逆變器單元……….………………….………
2.2.7啟動電源……….…….……………………………
2.2.8 IGCT過電流保護……….……………….………
2.2.9過電壓保護……….……………………….………
第三章西郊變statcom測控系統(tǒng)的實現(xiàn)……………………
§3.1概述……………………………………………………
§3.2基本原理………………………………………………
§3.3控制功能………………………………………………
§3.4檢測與故障診斷系統(tǒng)功能……………………………
§3.5外部接口需求…………………………………………
§3.6 CAN總線光纖網(wǎng)………………………………………
§3.7 STATCOM監(jiān)控數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)……………………………
第四章STATCOM裝置的鏈節(jié)試驗………………………
§4.1概述……………………………………………………
§4.2背靠背控制器構(gòu)成……………………………………
4.2.1構(gòu)成……….……….………………………………
4.2.2功能設(shè)計……….…….……………………………
4.2.3信號接口……….……….…………………………
4.2.4上位機控制軟件……….………………….………§4.3背靠背控制器試驗………..…………………
4.2.1低電壓重復(fù)觸發(fā)試驗…….……….……………
4.2.3高壓大電流重復(fù)觸發(fā)試驗……….……….……
4.2.4額定工況8小時連續(xù)運行試驗……….…….…
§4.4單相鏈式無功發(fā)生器IGCT閥的型式試驗………..
4.4.1試驗對象…….……….…………………………
4.4.2電磁干擾……….………………………………
4.4.3 STATCOM閥的型式試驗……………….…….…
4.4.4運行試驗和例行試驗……….…………………
4.4.5周期觸發(fā)和熄滅試驗……….………………….
4.4.6功率損耗和溫升試驗……….…….……………
4.4.7鏈節(jié)各部位溫升試驗……….……………….…
4.4.8鏈節(jié)過電流試驗……….…………………….…
4.5結(jié)論……….……………………….………
第五章全文總結(jié)………………………………………………
§5.1全文總結(jié)………………………………………………
§5.2工作展望………………………………………………
參考文獻……………………………………………………………
致謝…………………………………………………………………
作者在攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的主要論文………………………