配电网静止同步补偿器在江西电网中的仿真应用

陈向杰

（江西吉安供电公司，江西 吉安343000）

1 DSTATCOM在浙赣线上饶牵引变的应用

浙赣电气化铁道在江西境内有玉山、上饶、横峰、贵溪、东乡、进贤、向塘西、丰城、临江镇、新余、彬江、西村、萍乡北等13个牵引站，江西电网与华中主网的联系较薄弱，电网短路容量小，抗谐波和负序电流的能力最差，尤其东面的上饶地区和西端的萍乡地区，位于电网末端，受电气化铁道的影响最大［1］。

2 没有安装DSTATCOM时的仿真分析

本系统仿真以上饶变为例，滤波器装设在牵引变的27.5 kV侧（牵引臂），电源用单相220 kV交流电代替。构造适当的负载，使牵引变原边电流接近玉山变220 kV侧实测电流，负载仿真模型如图1所示［2］。在模型中，牵引变T的变比为220／27.5，容量为25 MVA；牵引变原边、次边仿真结果分别如图2和图3所示。图中，us1、is1、us、is分别为牵引变原边电压、原边电流、次边电压、次边电流。由图2原边仿真结果可以看出，系统电流发生严重畸变，电流总谐波畸变率为22.05%，谐波主要为奇次谐波，系统电压畸变很小，系统电流滞后电压，说明系统电流含有一定的无功分量。

图1 负载仿真模型

图2 上饶牵引变原边仿真结果

由图3次边仿真结果可以看出，牵引臂电流发生畸变，同时引起电压发生畸变；谐波主要为奇次谐波，牵引臂电流滞后电压，说明电流含有一定的无功分量。通过对牵引臂电流is进行谐波分析，可以得到其基波与各次谐波值［3，4］。

浙赣线上饶地区电气化铁道的无功分析如图4。从仿真结果可以看出，有功功率为5 940 kVA，无功功率为11 230 kVA，机车负载消耗大量的无功功率，导致电网的功率因数极低，功率因数仅为0.47。因此，必须对其进行无功功率补偿。

图3 牵引变次边仿真结果

图4 浙赣线上饶地区电气化铁道的无功分析

3 安装DSTATCOM的仿真

谐波检测模块如图5，仿真波形如图6。从仿真结果可以出，APF的检测环节检测出机车负载的谐波电流后，经过电流跟踪控制电路，其输出的实际电流可以精确地跟踪指令谐波电流的变化，直流侧电压稳定在40 kV左右，波动很小［5］。经补偿后，电铁系统电源电流的波形得到了极大的改善，接近于正弦波。

图5 谐波检测模块

图6 安装DSTATCOM的仿真波形

4 结 论

本文着重研究了浙赣线电气化铁道通车后江西段谐波和无功最严重的上饶地区，并对上饶牵引变的电力机车进行了仿真，仿真结果表明，安装DSTATCOM后，上饶地区电力机车负载的谐波和无功得到了明显的改善，提高了故障后电网电压的恢复能力，有利于江西电网的安全和经济运行。

［1］李新中，上官帖，孙 旻.浙赣电铁的谐波负序对江西电网的影响分析［J］.华中电力，2005，3（18）：46－47.

［2］唐 杰.配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）的理论与技术研究 ［D］.长沙：湖南大学，2005.

［3］高大成.电力系统谐波、无功和负序电流综合补偿的研究［D］.保定：华北电力大学博士论文，2001.

［4］董云龙.静止同步补偿器（STATCOM）的仿真与实现［D］.南京：东南大学硕士学位论文，2004.