автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка принципов управления статическим компенсатором (статком) и исследование его работы на подстанциях переменного и постоянного тока

На правах рукописи

НИКОЛАЕВ АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ КОМПЕНСАТОРОМ (СТАТКОМ) И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО РАБОТЫ НА ПОДСТАНЦИЯХ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА

Специальность 05.14.02 - Электростанции и

электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Научно- исследовательском институте по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (ОАО НИИПТ).

Научный руководитель - кандидат технических наук, ст. н. с.

Мазуров М.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Конкин В.И.

кандидат технических наук, ст. н. с. Шлайфштейн В.А.

Ведущая организация - Магистральные электрические сети (МЭС) Северо-Запада Филиал ОАО "ФСК ЕЭС"

Защита состоится 2005 г. в /^часов на заседании диссертационного совета

К512.003.01 при ОАО НИИПТ по адресу: г. Санкт-Петербург, ул. Константинова, д.1, ком.32.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 194223, Санкт-Петербург, ул. Курчатова, д.1, ОАО НИИПТ.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке ОАО НИИПТ. Автореферат разослан «¿1 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К512.003.01, кандидат технических наук

Привалов И.Н.

ъш

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в ЕЭС России актуальными проблемами функционирования являются недостаточная пропускная способность межсисгемных системообразующих линий электропередачи, слабая управляемость электрических сетей, неоптимальное распределение потоков мощности по параллельным линиям электропередачи различного класса напряжений, что в значительной степени обусловлено недостаточным объемом средств регулирования напряжения и реактивной мощности.

Эффективным способом решения указанных проблем может явиться применение гибких электропередач (Flexible AC Transmission System - FACTS), создаваемых на базе преобразовательной техники нового поколения.

В мировой энергетике усовершенствованная полупроводниковая технология дала возможность подготовить производство мощных биполярных гранзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов, шкала которьд охватывает напряжения от 1000 до 6000 В, а отключаемый ток от 1500 до 4000 А. Успехи, достигнутые в области силовой электроники, позволили приступить к широкому внедрению разрабатываемых на се основе устройств в сети переменного тока с целью повышения их управляемости. Устройства FACTS могут обеспечить стабилизацию напряжений, демпфирование низкочастотных колебаний, повышение статической и динамической устойчивости, оптимизацию потокораспределения, а в итоге повышение пропускной способности сети и снижение потерь.

Важнейшую роль в развитии рассматриваемого направления должна сыграть реализация программы '(Создание в единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения», предусмотренной приказом РАО «ЕЭС России» №488 от 19.09.03, в рамках которой предусматривается выполнение большого объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в частности, создание пилотного схашческого компенсатора (СГАТКОМ) как основной сосханляющей FACTS.

СТАТКОМ представляет интерес не только как составная часть FACTS, но сам по себе в качестве замены синхронных компенсаторов (СК) на подстанциях (ПС), поскольку обслуживание и ремонт СК связаны со значительными затратами Так, на I1C Выбор! екая СК по статистическим данным четверть времени находится в ремонте. На заседании экспертного совета Центра технологий развития энергообъединений совместно с секцией развития, эксплуатации и технического перевооружения электрических сетей НТС РАО «ЕЭС России» (2002 г.) в качестве меры повышения качества регулирования напряжения принято решение о замене СК на статические компенсаторы иа ряде подстанций.

На заседании Координационного совета по реализации «Программы создания в Единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения» (декабрь 2004 г.) было принято решение о сооружепии СТАТКОМ на ПС Выборгская и ПС Златоуст.

Дель работы и основные направления исследований.

Целью диссертационной работы является исследование проблем, связанных с применением статических компенсаторов (СТАТКОМ) на базе полностью управляемых вентилей на подстанциях переменпого и постоянного тока.

В соответствии с указанной целью осповными задачами работы являются следующие: - анализ современного состояния проблем, й реактивной

мощности на подстанциях;

- определение перспективной схемы статического компенсатора на основе преобразователя напряжения (СТАТКОМ);

- разработка систем регулирования и управления для выбранной схемы статического компенсатора;

- исследование установившихся и переходных процессов и определение воздействий на оборудование статического компенсатора;

- разработка методики выбора параметров схемы статического компенсатора;

- разработка алгоритмов управления в системе регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

Методы исследований. При разрабогке алгоритмов системы регулирования преобразователя напряжения и СТАТКОМ применялись аналитические методы исследований. В частности, при разработке алгоритма системы регулирования использовались методы векторного преобразования координат.

При выборе параметров оборудования, исследовании энергетических характерно!ик СТАТКОМ и эффективности работы системы управления и регулирования в установивпшхся и переходных процессах использовались методы цифрового моделирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- исследованы условия рабогы преобразователя напряжения в качестве компенсагора реактивной мощности, а также в качестве активного фильтра гармоник в сети переменного тока и в схеме преобразовагельной подстанции;

- предложена методика определения параметров оборудования СТАТКОМ;

- определены воздействия на оборудование СТАТКОМ в установившихся режимах;

- исследованы переходные и аварийные режимы на подстанциях переменного и постоянного тока содержащих СТАТКОМ;

- произведено сравнение двухуровневой и трехуровневой схем СТАТКОМ.

Впервые разработаны:

- алгоритмы системы векторного регулирования преобразователя напряжения;

- цифровая модель электропередачи, содержащей С f АТКОМ.

Практическая пенность результатов работы:

1. Разработаны принципы формирования и алгоришы систем управления и регулирования для С'1 АТКОМ, а также для электропередач и вставок постоянного тока, выполненных на преобразователях напряжения.

2. Созданы цифровые модели, пригодные для исследования статических компенсаторов в установившихся, переходных и аварийных режимах в составе преобразовательной подстанции и в сетях переменного тока.

3. Разработана методика выбора параметров оборудования СТАТКОМ.

4. Разработаны технические требования на пилотный СТАТКОМ 50 МВ А.

5. Разработаны рекомендации по алгоритмам регулирования СТАТКОМ для применения на ПС переменного тока.

Результаты данной диссертационной работы использовались при разработке технического предложения по применению СТАТКОМ на ПС Выборгская и на вставке постоянного тока (ВПТ) для межсистемной связи ОЭС Сибири - ОЭС Дальнего Вое i ока.

Положения, выносную »■« чашиту:

- Обоснование перавегшвиое+к'йспбЬьзо^ания СТАТКОМ для преобразовательных подстанций постоянном йМЬетях переменного тока;

! .»* «Г Г.

- Принципы формирования и алгоритмы системы управления и регулирования СТАТКОМ, основанные на векторном регулировании,

- Методика определения параметров оборудования СТАТКОМ,

- Принципы формирования и алгоритмы системы регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

- Шестой российской научно-технической конференции «ЭМС - 2000 (г. Санкт-Петербург, 2000 г.);

- Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики России» (г. Санкт-Петербург 2002 г);

- Международном VI симпозиуме «Электротехника 2010» (г Москва, 2002г.);

- Международном VII симпозиуме «Электротехника 2010» (г Москва, 2003г.);

- Конференции молодых специалистов электроэнергетики РАО ЕЭС (г. Москва, 2003 г.),

- Восьмой российской научно-технической конференции «ЭМС - 2004 (г. Санкт-Петербург, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Получен 1 патент на изобретение «Способ управления преобразователем напряжения» № 2231205 от 20.06.2004г.

Объем и структура диссертации. Диссертация состой i из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (83 наименования). Объем работы включает в себя 164 страницы основного текста, 12 таблиц и 61 рисунок, 8 страниц списка литературы, 13 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассмотренных проблем, сформулированы цель и задачи работы, отражена новизна и практическая ценность, дается краткое содержание диссертации.

В первой главе проведен обзор традиционных схем статических компенсаторов, применяемых в энергосистемах и на передачах и вставках постоянного тока. Приведены данные о повых схемах статических компенсаторов (СТАТКОМ), работающих на основе преобразователя напряжения с полностью управляемыми вентилями (ПУВ) и применением широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Даны качественные оценки применимости традиционных и новых устройств компенсации реактивной мощности.

Рассмотрены двухуровневая и трехуровневая схемы СТАТКОМ (рис. 1).

В результате сравнения получено следующее.

- выполненный анализ похерь позволяет оценить их на уровне порядка 3% для преобразователя, выполненного по двухуровневой схеме, и на уровне 2% для преобразователя, выполненного по трехуровневой схеме;

- как показали расчеты, оптимальная несущая частота ШИМ для двухуровневой схемы выше, нежели для трехуровневой;

- в трехуровневом ПН отсутствует часть комбинационных гармоник порядков (п-е+к) при четных значениях к, а также гармоники, кратные несущей частоте /шим- (где, е = /ШИм/50);

- в трехуровневом преобразователе коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в ~1,7 раза меньше, чем в двухуровневом при одинаковой частоте ШИМ. Для вставки постоянного тока и энергосистем в качестве перспективной предложена

трехуровневая схема СТАТКОМ на основе преобразователя напряжения с ШИМ управлением.

Для рассмотренного примера (ПС Выборгская) предложен вариант установки СТАТКОМ на обеих сторонах: - выпрямительной и инверторной, что позволит использовать их для совместной работы в качестве ВПТ.

Во второй главе приведены результаты разработки системы регулирования СТАТКОМ на основе принципа векторного управления, предусматривающе! о преобразование измеряемых параметров - трехфазных токов и напряжений - в ^д-составляющие, выполнение необходимых операций с ними и последующее преобразование полученных ¿-^-составляющих управляющих сигналов в систему трехфазных сигналов.

Разложение параметров режима па ¿-^-составляющие позволяет найти простые алгебраические соотношения, связывающие между собой мощноегь, ток и выходное напряжение преобразователя, расчетная схема подключения, которого к ссти переменного тока через трансформатор, изображена на рис. 2.

и, х, «I и. дгр }-!

ЬТ^ЭДР -О

-

Рис. 2 Расчетная схема присоединения СТАТКОМ к сети через трансформатор

и, 1Тс, ип - изображающие векторы напряжения, соответственно, на шинах переменного тока, в точке подключения фильтра; 1т, 1с, 1р - изображающие векторы первичного тока трансформатора, фильтра и преобразователя; Хт, Хс, Хр - сопротивление рассеяния трансформатора, емкостное сопрошвление фильтра и сопротивление реактора; Кт - коэффициент трансформации трансформатора

Формулы преобразования координат для ¿^-составляющих напряжения па шинах переменного тока имеют следующий вид:

Ы„ = ^ Г И» соз<-в~ Р)'к = ь<с'

(1) (2) (3)

ик = Щ со8(в - р) - щ зш(0 -

где ик - мгновенные значения фазных напряжений; рк =0°, 120°, 240°; 9 - угол между неподвижной осью А фазной системы координат и осью с1. Аналогичный вид имеют формулы для преобразования токов.

Активная и реактивная мощности вычисляются по известным формулам:

Р-Т,ши1 (4)

Q=\\u, Чь ~ i)+иь He - О+иМ„~ /*)] (5)

л/3

В общем случае, ког да преобразователь напряжения несет и активную, и реактивную нагрузку, указанные соотношения имеют следующий вид:

P=\v<lu.

e-fiw.; (8)

U< = Um-xpI,, <9>

где Ud, Uq - ¿-^-составляющие напряжения на шинах переменною тока; Id, Iq - d-q-составляющие тока фазного реактора, £/щ. Unq - ¿-^-составляющие выходного напряжения преобразователя.

В частном режиме работы преобразователя напряжения - режиме с выдачей или потреблением только реактивной мощности, процессы, протекающие в нем, описываются уравнениями (8), (9). Эти уравнения положены в основу общей структуры системы регулирования СТАТКОМ, и они же определяют ее основные алгоритмы. Из этих уравнений могут быть получены следующие соотношения:

2 б.

Ь-зи/ {Щ

Urd = (Ui-rxpI,.y, (11)

где бе- требуемая величина реактивной мощности СТАТКОМ; Тф - величина q-составляющей тока, обеспечивающая нагрузку по реактивной мощности, равную бо; Urd -величина ¿-составляющей выходного сигнала системы регулирования, при которой q-сосгавляющая тока равна Iqо.

Из уравнений (10), (И) следует, что управление реактивной мощностью СТАТКОМ должно осуществляться двумя устройствами регулирования. Одно из этих устройств -регулятор реактивной мощности (РРМ) - по величине заданной уставки Qq, используя измеренное напряжение Ud, вычисляет уставку ^-составляющей тока /?о в соответствии с уравнением (5) Другое усгройство - регулятор тока (РТ) - по уравнению (11) вычисляет величину управляющего сигнала Urd, при которой ^-составляющая тока равна заданной величине о-

Предложенная система регулирования исходит их условия поддержания постоянным напряжения на конденсаторной батарее, установленной в цепи постоянного тока (см. рис. 1). Без принятия специальных мер это напряжение не остается неизменным, прежде всего, из-за внутренних потерь в преобразователе. Покрытие потерь осуществляется за счет системы переменного тока. В связи с этим система регулирования СТАТКОМ дополнительно оснащается регулятором напряжения на конденсаторной батарее (PH.).

Вместо РРМ предусмотрен и регулятор напряжения (РН_), поддерживающий постоянным напряжение на шинах переменного тока СТАТКОМ, который состоит из пропорционального и интегрального каналов.

В работе предложен алгоритм фазовой подстройки сигналов управления ПУВ, основанный на использовании проекции изображающего вектора напряжения на шинах переменного тока на оси аир. Этот алгоритм реализован в преобразователе координат (ПК) системы регулирования, который измеряет мгновенные значения фазных напряжений на шинах переменного тока СТАТКОМ Ut (к=а,в,с), вычисляет угол между осью d системы d-q-

координат и осью А и далее осуществляет преобразование напряжений ¡7* и фазных токов трансформатора Ijk в их ¿/-^-составляющие. Это же устройство выполняет обратное преобразование (/-^-составляющих выходного сигнала сис!емы регулирования Urd и Urq к фазным координатам (Urk). Сигналы Urk непосредственно используются для широтно-импульсной модуляции сигнала несущей частоты.

На рис. 3 изображена функциональная схема системы регулирования СТАТКОМ, содержащая основные элементы - PPM, РТ, РН=, РН_, ПК.

Е<.

Тв,Р

1Ч «а vr

i i Г

ПК

ттттт

Иг f. Ч'т,

Рнс. 3 Функциональная схема системы регулирования

Алгоритм системы управления полностью управляемыми вентилями может быть пояснен диаграммой, приведенной на рис. 4а. На этой даш-рамме покатаны три управляющих синусоидальных напряжения частоты /„=50 Гц, сдвинутые на 120 эл. град. а,ь,с) и два пилообразных напряжения треугольной формы (Ь'шим и - иШич) с частотой изменения /шшл, Ц - коэффициент модуляции.

Формирование положительных полуволн фазных напряжений на выходе СГАТКОМ (рис. 46) осуществляется одновременными коммутациями основных ключей верхних плеч (7, 8, 9 нумерации по рис. 16) с соответствующими вспомо!ательными ключами нижних плеч (4, 5, 6) в моменты пересечения напряжения ишим с положительными полуволнами напряжений Ч, а,ь,с. При этом вспомогательные ключи верхних плеч (1, 2, 3) находятся в режиме «включены».

Формирование отрицательных полуволн фазных напряжений на выходе СТАТКОМ (рис. 46) осуществляется одновременньми коммутациями основных ключей нижних плеч (10, 11, 12) с соответствующими вспомогательными ключами верхних плеч (1, 2, 3) в моменты пересечения напряжения (-иЩ1М) с отрицательными полуволнами иу а,ь,с при режиме вспомогательных ключей нижних плеч (4, 5, 6) - «включены».

»1

] 4 1

1 i

а) б)

Рис. 4 а) Управляющие синусоидальных напряжений (иу а, ь, с) и треугольные напряжения (ишич, -Чшим) и б) форма напряжения на промежутке «фаза - общая точка» емкостей на стороне постоянного напряжения в трехуровневом СТАТКОМ

Для разработанных алгоритмов систем регулирования и управления выполнены дополнительные программные модули, включенные в цифровую модель СТАТКОМ на базе программно-вычислительного комплекса (ПВК) «Подстанция»-

1) модуль, включающий в себя регуляторы напряжения на шинах сети переменного тока, реактивной мощности и напряжения на конденсаторной батарее на стороне постоянно! о напряжения;

2) модуль формирования управляющих импульсов преобразователей напряжения на полностью управляемых вентилях с широтно-импульсной модуляцией.

ПВК «Подстанция» использует численный метод интегрирования, устойчивый при весьма быстрых структурных и количественных изменениях параметров, которые должны происходить в схеме СТАТКОМ, снабженной широтно-импульсным модулированием (ШИМ) с несущей частотой управляющих импульсов до 1 - 2 кГц.

Разработанная цифровая модель позволяет исследовать установившиеся и переходные процессы в схеме электропередачи, включающей СТАТКОМ, в том числе решать задачи оптимизации режимов работы за счет подбора и коррекции коэффициентов и алгоритмов его систем регулирования и управления.

Третья глава посвящена выбору параметров и исследованиям установившихся и переходных процессов СТАТКОМ в различных схемно-рсжимных условиях. При этом принималась схема трехуровневого СТАТКОМ, энер! етические параметры которого определены программой работ по FACTS для пилотного образца мощностью 50 MB А, напряжением 15.75 кВ на шинах подключения. Основные соотношения для принятого СТАТКОМ:

- Амплитуда номинального фазного тока:

I, = От = 2600А;

фт S-ип

- Постоянная составляющая выпрямленного напряжения между полюсами С ГАТКОМ (Un-n) в режиме выдачи реактивной мощности, требуемая для нормальной работы ПУВ, при максимальном значении коэффициента модуляции ц = 0,9:

1,2 -Un--j2 ип-п= % = 34кВ. 0,5 • V3 • ц

где ил - действующее значение линейного напряжения на шинах переменного тока.

При ныборе параметров основного силовою оборудования СТАТКОМ учитывались следующие взаимосвязанные составляющие:

- частота ШИМ;

- величина индуктивности фазного реактора;

- мощность фильтра на стороне неременного тока.

С точки зрения выбора параметров реактора и фильтра большое значение имеет характер зависимости наиболее существенных значений гармоник на выходе преобразователя напряжения.

Принятая в работе частота ШИМ СТАТКОМ (1050 Гц) обеспечивает симметрию по фазам выходного напряжения СТАТКОМ за счет целого числа периодов этой частоты, укладываемых на интервале 120" частоты 50 Гц.

На рис. 5 приведены зависимости наиболее существенных относительных значений амплитуд гармонических составляющих (v = en ± к) фазных напряжений на выходе СТАТКОМ от коэффициента модуляции ц для /Ш1Ш = 1050 Гц.

Рис. 5 Зависимости относительных значений амплитуд гармонических составляющих (у) фазных напряжений (1Л>фт) СТАТКОМ от коэффициента модуляции.

В работе предложен способ управления СТАТКОМ, позволяющий уменьшить в несколько раз величину гармоник напряжения нулевой последовательности (у = еп ± к, при к = 3) Способ состоит в организации трех пилообразных сигналов управления, сдвинутых на угол друг относительно друга Дер и 5,7 град, основной частоты. Данный способ признан изобретением и на него получен патент.

Исследования показали, что параметры фазного реактора оптимальпы при падении напряжения в нем от номинального тока в пределах ир = 15 - 20 % для принятой частоты ШИМ. Для фильтрации гармоник ШИМ применялся широкополосный Иф - Ьф - Сф филыр (мощность 10% от мощности СТАТКОМ). Основной порядок частоты настройки фильтра (оф) должен соответствовать порядку одной из низших частот напряжения, генерируемого ПН и имеющего существенную величину. В работе принята настройка фильтра на гармонику с порядковым номером у = 20.

При выборе параметров конденсаторной батареи на стороне постоянного напряжения СТАТКОМ в качестве критерия приняты условия обеспечения малых (порядка 5-10%) пульсаций напряжения при работе в номинальном режиме и протекание через багарею необходимых величин токов.

Для трехуровневой схемы СТАТКОМ (рис. 16) мощностью 50 МВ А, напряжением 15,75 кВ в результате рекомендованы следующие параметры: Реактор - Ьр = 3,2 мГн;

ВЧ фильтр - Сф = 34 мкФ; Ьф = 0,74 мГн; Яф = 100 Ом; КБ на стороне постоянного напряжения - С<н = Саг = 500 мкФ; Частота ШИМ - 1050 Гц.

Исследования условий работы СТАТКОМ были начаты с процессов пуска, которые показали следующее:

- заряд КБ при включении выключателя характеризуется протеканием трехкратных значений токов (по отношению к номинальным) через вентили и повышенным уровнем напряжения на конденсаторной батарее;

- использование предвключенного резистора в выключателе позволяет избежать перегрузок по току и напряжению.

Следующим этапом работы было исследование длительных установившихся режимов, для выявления воздействий на основное оборудование СТАТКОМ. Формы и величины воздействий на основных элементах схемы СТАТКОМ в установившихся процессах приведены на рис. 6.

и

-

-М.1*

м<

Г

4-

!!

а) б)

Рис. 6 Напряжения и токи в элементах СТАТКОМ в установившемся режиме выдачи а) и потребления б) номинальной мощности <3 - 50 МВ-Ар

Воздействия на силовые полупроводниковые приборы для режимов выдачи и потребления номинальной мощности приведены в табл. 1.

Таблица 1

Воздействия на полупроводниковые приборы в схеме СТАТКОМ в режимах выдачи и

Режим № прибора I» 1« 1<Р иш, ид,

по рве. 16 А А А В В

1 2670 1003 545 9500

7 2409 494 166 14000

Выдача 19 2560 515 175 17000 9500

22 2560 515 175 14000

13 2606 940 400 9500

1 2800 1900 740 7000

7 2745 506 124 14000

Потребление 19 2700 480 120 17000 7000

22 2700 480 120 14000

13 2800 1200 600 7000

В табл. 2 приведены значения коэффициента искажения синусоидальности напряжения (Ки,%) на шинах 15,75 кВ и коэффициентов у-ой I армонической составляющей папряжения Ки(и>% в режимах выдачи (С! = 50 МВ-Ар) и потребления (С! = -50 МВ-Ар) реактивной мощности по отношению к основной составляющей этого напряжения.

Таблица 2

Режим выдачи К„% 2,6

о 3 5 7 9 11 13 18 20 22 41 43

Кш1>1% 0,03 0,03 0,03 0,06 - - - 0,3~1 0,9 1,14 1,19

Режим К„% 2,8

потребле о 3 5 7 9 11 13 18 20 22 41 43

ния Кш„,% 0,03 0,02 0,02 0,06 - - : 0,6 1,9 1,2 1,2

При выбранных параметрах основного оборудования С1ЛТКОМ обеспечен Кь = 2,8%, что удовлетворяет нормам ГОСТ 13109-97.

В работе проводились исследования следующих переходных и аварийных процессов СТАТКОМ:

1 Включение на номинальную реактивную мощность и полный реверс

2. Короткие замыкания на шинах переменного тока.

3. Совместная работа в схеме ВПТ.

При исследовании процессов включения СТАТКОМ на номинальную реактивную мощность (<3) и реверса из режима выдачи в режим потребления получепы следующие результаты (рис. 7 а, б):

- Время набора номинальной мощности 50 МВ'А - 0,12с.

- Время при реверсе из режима выдачи в режим потребления 0,13с.

- Перерегулирование не превышает 5 % от величины уставки.

- Во всех процессах регулятор напряжения поддерживает величину Е^ постоянной на приемлемом уровне.

Приведенные осциллограммы показывают, что разработанная система регулирования обладает высоким быстродействием и удовлетворительными динамическими характеристиками.

от '•в ав

А \ ..............

V ..... Ее

о».. .г -.:......... \ \ \ ч •

б)

Рис. 7 Осциллограммы изменения реактивной мощности (0 и выпрямленного напряжения (Е^) при наборе мощности а) и при реверсе б)

При исследовании аварийных режимов, в частности, однофазных коротких замыканий (например, с посадкой напряжения на 30 %) в энергосистеме, выявлено следующее: в начале процесса к.з амплитуды токов в фазных реакторах СТАТКОМ значительно возрастают и более чем в 3 раза (рис 8а) превышают номинальные, затем устанавливается режим с повышенными токами порядка двукратных от номинальных. Нарастание тока происходит чрезвычайно быстро (5-6 мс), что требует для предотвращения токовой перегрузки использования быстродействующей системы защиты полупроводниковых приборов СТАТКОМ.

В работе предложен алгоритм защиты от сверхтоков в полностью управляемых вентилях (ПУВ), заключающийся в том, что при превышении в каком либо ПУВ тока свыше

допустимого, подаются сигналы на запирание на все вентили СТАТКОМ (кроме того, в котором обнаружено превышение тока). Последующее включение (подача импульсов управления на ПУВ) СТАТКОМ производится по факту восстановления напряжения па шинах переменного тока.

На рис. 8 б) показаны осциллограммы токов реактора, соответствующие факту срабатывания защиты, после того, как ток в вентиле достиг заданной уставки 1,5 1т.

Ряс. 8 Токи фазных реакторов СТАТКОМ при однофазном КЗ с посадкой на 30 % от ином без работы защиты, а) и с использованием защиты от сверхтоков, б).

Исследования совместной работы СТАТКОМ и ВПТ, проводились на цифровой модели, отображающей один преобразовательный блок ПС Выборгская. При эшм преобразовательный блок включался на выделенные шины сети переменного тока.

СТАТКОМ подключался к третичным обмоткам преобразовательных трансформаторов блока (38,5 кВ) в параллель к основным фильтровым звеньям высших гармоник. Исследования проводились для СТАТКОМ с диапазоном выдачи и потребления реактивной мощности ±60 МВ-Ар, установленного на инверторной стороне блока.

Исследование установившихся процессов показало, что СТАТКОМ удовлетворяет следующим требованиям к компенсации реактивной мощности на вставке постоянного тока'

- поддержание требуемого уровня напряжения и реактивной мощности на шинах ПС;

- обеспечение заданного перетока реактивной мощности по линиям переменного тока

Исследование переходных процессов на ВПТ ПС Выборгская выявило следующие закономерности- при изменении ОКЗ в варианте с дополнительными конденсаторными батареями (ДКБ), установленными на шинах 38,5 кВ, появляются низкочастотные колебания в токах и напряжениях, которые не затухают до конца рассчитанного переходного процесса (рис. 9а). В случае применения СТАТКОМ колебания затухают примерно через 40 периодов основной частоты (рис. 96), что способствует повышению устойчивой работы ВПТ при малых ОКЗ.

а)

б)

инвертора.

MwwwyvvVí

Л /- 1 /\

-

А,

а)

б)

Рис. 9 Выпрямленный ток преобразовательного блока и напряжение на третичных обмотках при ослаблении связи питающей энергосистемы с использованием ДКБ а) и СТАТКОМ б)

Четвертая глава посвящена разработке алгоритмов управления в системе регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

Задача компенсации высших гармоник в сети с помощью СТАТКОМ сводится к созданию в ею фазах (в фазах сетевого трансформатора) гармоник тока, которые компенсируют нежелательные высшие гармоники тока сети. Амплитуды, фазы и последовашльности этих гармоник определяются амплитудами, фазами и последовательностью гармоник тока или напряжения сети переменного тока.

Для измерения мешающей сетевой гармоники разработала методика вычисления <1^-составляющих у-ой гармоники тока: 2

= (12)

(13)

где к=а,в,с; ^к - мгновенное значение тока источника гармоник в к-ой фазе; т =2яй; £ -текущее значение частоты сети; ^ - знак последовательности (прямой/обратной); рк = 0; 2тг/3;-2я/3.

С точностью до постоянного слагаемого, определяющего ориентацию системы координат относительно изображающего вектора тока гармоники, угол Нравен-8„ = VI; где г = ~ частота сети.

Подставляя значение в, в приведенные выше уравнения после преобразований получаем для каждой и-ой гармоники'

3 к

(14)

(15)

(16)

Л- ^-^.-Е7* ъЩут-*„рк)\ к

7„ = СО&(УТ - ¡урк) - 8Ш(РТ -

Первые два из этих уравнений используются при измерении ¿-^-составляющих гармоник тока V порядка, а третье - для преобразования ¿-^-составляющих управляющих сигналов в управляющие сигналы в фазной системе координат.

Связь между основными параметрами режима СТАТКОМ в векторной форме может быть записана в следующем виде:

и=иР+х*л/аг, (17)

где и - изображающий вектор напряжения ^ой гармоники на шинах подстанции; 11р -изображающий вектор напряжения у-ой гармоники на зажимах преобразователя

напряжения; I - изображающий вектор тока у-ой гармоники СТАТКОМ, X эквивалентное сопротивление трансформатора и фазного реактора СТАТКОМ.

Путем введения далее орт осей ¿иц,т.е. векторов 4 и д с модулями 1, вращающимися вместе с осями, получено уравнение:

и,4+и<д =ир(^+ирчд+Х(1(ц4+ щ)/с!т. (18)

После преобразований получены уравнения, пригодные для стационарного режима СТАТКОМ:

Щ = ира -ЛЬ^',; (19)

Щ = им (20)

При этом дополнительные сигналы системы регулирования рассчитываются следующим образом:

«л* = "л + (21)

- vXsvid■

(22)

Полученпые уравнения были использованы в цифровой модели СТАТКОМ путем создания дополнительных управляющих сш налов в системе регулирования.

Включение дополнительного канала для подавления 5-ой гармоники, как видно из рис. 10 (где- ^ - фазный ток источника 5-ой гармоники тока; 1р - фазные токи СТАТКОМ, 1с - фазные токи, поступающие на шины от системы переменного тока), практически мгновенно подавляет ее в сетевом токе. Лишь небольшая и уменьшающаяся во времени часть тока пятой гармоники проходит в сеть.

Рис. 10 Включение дополнительного канала регулирования для компенсации 5ой гармоники

Исследования на цифровой модели показали, что СТАТКОМ при осуществлении активной фильтрации может находиться в любом режиме, т.е. выдавать или потреблять требуемую реактивную мощность.

Количественные оценки эффективности компенсации гармоник с помощью СТАТКОМ приведены в табл. 3, где представлен гармонический состав тока в сети переменного тока до и после включения дополнительных каналов в систему регулирования.

Таблица 3

Источник гармоник тока, у /»„, А (до компенсации) /*а, А (после компенсации)

1 5 7 1 5 7

5 120.9 17 54 - 119.8 0.17 -

7 122.1 - 12.78 120.9 - 0.4

5 и 7 124.1 17.86 12.89 123.9 0.08 0.5

Результаты исследований позволяют сделать вывод, что СТАТКОМ является эффективным средством снижения нежелательных гармоник в сети и позволяет уменьши 1ъ их уровень в 30-100 раз. Подавление гармоник более высоких порядков требует увеличения частоты ШИМ.

При проектировании СТАТКОМ, выполняющего роль компенсатора реактивной мощности, целесообразно учитывать возможное использование его и в качестве активного фильтра.

Возможность использования СТАТКОМ на преобразовательной подстанции вместо фильтровых батарей подтверждается рассмотренными режимами работы преобразователя на цифровой модели.

На рис. 11 (где: - фазный ток источника гармоник тока; 1р - фазные токи преобразователя 1с - фазные токи, поступающие на шины о г системы переменного тока; и -фазные напряжения на шинах подстанции) в начале показан установившийся режим при прак!ически полной компенсации реактивной мощности, потребляемой выпрямителем. В момент времени 1=0,02с производится подключение ре1уляторов гармоник юка (у = 5, 7, 11 и 13). Видно, что спустя примерно 2-3 периода ток системы и, соответственно, напряжение на шинах становятся синусоидальными. 1. 0. 0. 0. о. о. о. о. о, о.

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.03 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10(с)

Рис. 11 Включение дополнительных каналов регуляторов для компенсации гармоник тока

ВЫВОДЫ.

1. В рамках программы «Создание в единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения», разработанной в соответствии с приказом РАО «ЕЭС России» №488 от 19.09.03, выполнены исследования схемно-режимных условий применения СТАТКОМ на подстанциях переменного и постоянного тока.

2.Выполненый анализ и сравнение двухуровневой и трехуровневой схем СТАТКОМ показали, что наиболее эффективной является схема на базе трехуровневого преобразователя напряжения:

- сетевой ток такого СТАТКОМ имеет меньшие уровни гармоник;

- потери меньше в полтора раза;

- рекомендуемая частота ШИМ меньше вдвое.

3. Разработаны алгоритмы векторного регулирования преобразователей напряжения применительно к синусоидальным ШИМ сигналам управления вентилями. Показано, что векторное регулирование, использующее преобразование фазных координат тока и напряжения в d-q составляющие и обратно в сочетании с рекомендованной частотой ШИМ управления позволяют в достаточной степени быстро регулировать реактивную мощность СТАТКОМ и получить высокое качество сетевого тока и напряжения:

4. Разработанная цифровая модель позволяет воспроизводить установившиеся и переходные процессы в схеме, отражающей двухуровневый и трехуровневый СТАТКОМ, сеть переменного тока, преобразовательную подстанцию. Цифровая модель оснащена необходимыми элементами для имитации коротких замыканий, неполнофазных и несимметричных режимов в сети переменного тока, а также нарушений в схеме преобразователя с целью определения воздействий на основное оборудование.

5. В процессе исследования схемы СТАТКОМ были решены следующие методические вопросы:

- Выбрана частота широтно-импульсной модуляции для управления запираемыми приборами.

- Выбраны параметры фазных (токоограничивающих) реакторов.

- Выбраны параметры элементов фильтра на стороне переменного тока.

- Выбраны параметры конденсаторов на стороне постоянного напряжения.

6. В ходе исследования характеристик СТАТКОМ в установившихся и переходных процессах получено:

- гармонический состав токов и напряжений в основных элементах;

- воздействующие токи и напряжения на основное оборудование;

- исследованы алгоритмы работы системы управления и оптимизированы ее параметры;

- предложен, признанный изобретением, способ управления импульсами включения вентилей СТАТКОМ, снижающий величину гармоник напряжения нулевой последовательности;

- разработана система peí улирования, обладающая высоким быстродействием и удовлетворительными динамическими характеристиками;

- определены токи в вентилях при КЗ на шинах переменного тока, в связи с чем предложен алгоритм защиты от сверхтоков в полностью управляемых вентилях;

- при снижении ОКЗ на шинах переменного тока, СТАТКОМ способствует повышению устойчивости работы вставки постоянного тока.

7. Разработан и проверен на цифровой модели алгоритм управления и регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока. Показано, что использование СТАТКОМ в качестве активного фильтра гармоник позволяет:

- в 30-100 раз уменьшить уровень нежелательных гармоник в сети переменного тока.

- отказаться от использования мощных пассивных фильтров на преобразовательной подстанции.

По теме диссертации опубликованы работы:

1. Мазуров М.И., Николаев A.B. Исследование характеристик преобразователя -компенсатора с двойным регулированием. - Известия НИИ постоянного тока, №57, 2000г.

2. Мазуров М.И., Николаев A.B. Преобразователь - компенсатор на базе инвертора напряжения с ШИМ управлением. Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции «ЭМС - 2000».

3. Лозинова Н.Г., Мазуров М.И., Николаев A.B. Передача постоянного тока как элемент повышения надежности энергоснабжения островных потребителей, сборник докладов «Надежность больших энергетических систем», Казань 2001.

4. Николаев A.B., Мазуров М.И. СТАТКОМ как средство компенсации реактивной мощности на преобразовательной подстанции, г. Санкт-Петербург 2002г. Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические проблемы развития -электроэнергетики России».

5. П.А. Шейко, JI.JI. Балыбердин кт.н, М.И. Мазуров кт.н, A.B. Николаев СТАТКОМ как средство компенсации реактивной мощности в сетях высокого напряжения. Электронный журнал «Новое в российской энергетике», №5, 2003.

6. Николаев А В, Мазуров М.И. Перспективы применения СТК в схеме Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. трудов VI Симпозиума «Электротехника 2010» 2002г.

7. Берх И.М, Мазуров М.И., Николаев А В. Система векторного регулирования статического компенсатора (СТАТКОМ). - Известия НИИ постоянного тока, №59,

2003 г.

8. Дайновский P.A., Денисенко A.B., Николаев A.B. Исследование режимов работы СТАТКОМ, выполненного на базе трёхуровневого преобразователя. Сб. трудов VII Симпозиума «Электротехника 2010» 2003г.

9. Мазуров М.И., Николаев A.B. Передача постоянного тока на преобразователях напряжения как элемент управления качеством электроэнергии. «Оперативное управление электроэнергетическими системами - новые технологии», 2003 г.

10. Николаев A.B. Сравнительная оценка технических и экономических характеристик средств компенсации реактивной мощности в условиях Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. докладов второй конференции молодых специалистов электроэнергетики - 2003г.

11. Николаев A.B. Система регулирования преобразователя напряжения, работающего в режиме компенсатора. Сб. докладов второй конференции молодых специалистов электроэнергетики - 2003 г.

12. М И. Мазуров, A.B. Николаев. СТАТКОМ как средство компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока. Сборник докладов 8ой научно-технической конференции по электромагнитной совместимости и электромагнитной безопасности. Санкт-Петербург, 2004 г.

13. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев A.B. Активная фильтрация гармоник в сети переменного тока с применением СТАТКОМ. - Известия НИИ постоянного тока, №60,

2004 г.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать/^ №> <2Ж. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч. печ. л. . Тираж /й? . Заказ .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

»-513»

РНБ Русский фонд

2006-4 3398

и

Г

i

с ♦

Введение.

1. Выбор перспективной схемы статического компенсатора для подстанций переменного и постоянного тока.

1.1 Обзор существующих схем статических компенсаторов реактивной мощности.

1.2 Выбор перспективной схемы статического компенсатора (СТАТКОМ).

1.3 Баланс реактивной мощности на преобразовательной подстанции. Варианты установки СТАТКОМ на ПС Выборгская.

0 Выводы.

2. Разработка системы управления и регулирования и цифровой модели СТАТКОМ.

2.1 Разработка алгоритмов векторной системы регулирования.

2.2 Алгоритм управления преобразователя напряжения.

2.3 Разработка цифровой модели трехуровневого

СТАТКОМ.

Выводы.

3. Выбор параметров оборудования и исследование установившихся и переходных процессов в схеме подстанций содержащих СТАТКОМ.

3.1 Методика определения основных параметров оборудования * СТАТКОМ.

3.1.1 Основные соотношения режимов СТАТКОМ.

3.1.2 Выбор частоты широтно-импульсной модуляции ((шим) для управления запираемыми приборами.

3.1.3 Выбор токоограничивающего реактора и фильтрового обо- 78 рудования на сторонах постоянного и переменного напряжений.'.

3.2 Исследование установившихся и переходных процессов и определение воздействий на оборудование СТАТКОМ.

3.3 Исследование характеристик системы управления и регулирования СТАТКОМ.

3.4 Аварийные процессы при коротких замыканиях в энергосистеме.

3.5 Сравнение характеристик переходных процессов в схеме ч4 вставки постоянного тока.

Выводы.

4. Исследование режимов СТАТКОМ при подавлении им гармоник тока и напряжения в сети переменного тока.

4.1 Разработка алгоритмов в системе регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

4.2 Исследование СТАТКОМ в режимах компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока.

Выводы.

В настоящее время в ЕЭС России актуальными проблемами функционирования являются недостаточная пропускная способность межсистемных системообразующих линий электропередачи, слабая управляемость электрических сетей, неоптимальное распределение потоков мощности по параллельным линиям электропередачи различного класса напряжений, что в значительной степени обусловлено недостаточным объемом средств регулирования напряжения и реактивной мощности.

Эффективным способом решения указанных проблем может явиться применение гибких электропередач (Flexible AC Transmission System -FACTS), создаваемых на базе преобразовательной техники нового поколения.

В мировой энергетике усовершенствованная полупроводниковая технология дала возможность подготовить производство мощных биполярных транзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов, шкала которых охватывает напряжения от 1000 до 6000 В, а отключаемый ток от 1500 до 4000 А. Успехи, достигнутые в области силовой электроники, позволили приступить к широкому внедрению разрабатываемых на ее основе устройств в сети переменного тока с целью повышения их управляемости. Устройства FACTS могут обеспечить стабилизацию напряжений, демпфирование низкочастотных колебаний, повышение статической и динамической устойчивости, оптимизацию потокораспределения, а в итоге повышение пропускной способности сети и снижение потерь.

Важнейшую роль в развитии рассматриваемого направления должна сыграть реализация программы «Создание в единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения», предусмотренной приказом РАО «ЕЭС России» №488 от 19.09.03, в рамках которой предусматривается выполнение большого объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в частности, создание пилотного статического компенсатора (СТАТКОМ) как основной составляющей FACTS.

СТАТКОМ представляет интерес не только как составная часть FACTS, но сам по себе в качестве замены синхронных компенсаторов (СК) на подстанциях (ПС), поскольку обслуживание и ремонт СК связаны со значительными затратами. Так, на ПС Выборгская СК по статистическим данным четверть времени находится в ремонте. На заседании экспертного совета Центра технологий развития энергообъединений совместно с секцией развития, эксплуатации и технического перевооружения электрических сетей НТС РАО «ЕЭС России» (2002 г.) в качестве меры повышения качества регулирования напряжения принято решение о замене СК на статические компенсаторы на ряде подстанций.

На заседании Координационного совета по реализации «Программы создания в Единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения» (декабрь 2004 г.) было принято решение о сооружении СТАТКОМ на ПС Выборгская и ПС Златоуст.

Преобразователи электропередач и вставок постоянного тока (ППТ и ВПТ) потребляют в режимах номинальной загрузки до 60 - 70 % реактивной мощности и являются источниками значительных по величине гармоник переменного тока [1, 2, 3].

Для поддержания баланса реактивной мощности в узлах примыкания преобразователей к сети переменного тока обычно предусматривают установку либо конденсаторных батарей, иногда совмещающих функцию компенсации реактивной мощности с фильтрацией высших гармоник, либо синхронных компенсаторов, либо и тех и других [1—4].

Выбор средств компенсации реактивной мощности для подстанций переменного и постоянного тока представляет собой многофункциональную задачу при решении которой должны учитываться:

- системные требования по поддержанию уровней напряжения в узлах примыкания ПС в установившихся и переходных режимах;

- возможные допустимые уровни обмена реактивной мощностью с примыкающими линиями переменного тока в различных, в том числе аварийных и ремонтных схемах.

Установка синхронных компенсаторов (СК) в большинстве случаев удовлетворяет этим требованиям, особенно, если СК установлены в дополнение к КБ. Однако, установка СК на ПС имеет следующие недостатки:

1. Наличие вращающейся машины с низкой эксплуатационной надежностью практически исключает вариант необслуживаемой подстанции (ПС), и, как показывает опыт Выборгской ПС, из-за длительных ремонтов СК возникает дефицит реактивной мощности.

2. В некоторых аварийных случаях может возникнуть самовозбуждение в контуре СК с присоединенными КБ, что чревато высокими опасными для оборудования воздействиями. Отмеченные недостатки СК привели к тому, что на ряде действующих преобразовательных подстанций 11ПТ и ВПТ были установлены другие регулируемые источники реактивной мощности -статические компенсаторы.

Так, на ППТ Skagerrak 3 (подстанция Kristiansand) в 1995 году взамен ненадежного и поэтому демонтированного синхронного компенсатора (СК) установлен статический компенсатор на мощность ±

200 МВ-А [5]. Этот компенсатор подключен через трехобмоточный трансформатор к шинам 300 кВ сети переменного тока. Каждая половина компенсатора состоит из двух одинаковых параллельно включенных устройств:

1. Тиристорно-реакторной группы 100 МВ-А (TRC)

2. Тиристорно-конденсаторной группы 100 МВ-А (TSC)

На вставке постоянного тока Chateauguay (Канада - США) применены похожие статические тиристорные компенсаторы (СТК) на инверторной стороне для подключения к сети переменного тока 120 кВ [4, 6]. Мощность СТК: -120 МВ-А (потребление), +150 МВ-А (выдача).

На английской подстанции ППТ Англия - Франция (электропередача через Ламанш) применены статические компенсаторы на базе сложной схемы конденсаторных батарей и насыщающихся реакторов [7]. Два таких статических компенсатора по 150 МВ-А подключены к шинам 400 кВ через трансформаторы.

Увеличение мощности ВПТ, установленной на ПС Выборгская в схеме электропередачи 330/400 кВ Россия - Финляндия потребовало решения ряда проблем, среди которых важное место заняли проблемы компенсации реактивной мощности:

1. Установленные в начале 80х годов СК на ПС Выборгская (по два на выпрямительной и инверторной сторонах) в силу ненадежных эксплуатационных характеристик (низкий коэффициент готовности, физический износ и конструктивные проблемы) в последние годы не обеспечивают требуемых параметров. Завод изготовитель уведомил Выборгское предприятие, что им принято решение о снижении номинальной мощности СК на 25 %.

2. Установка дополнительных конденсаторных батарей в схеме ПС Выборгская приводит к увеличению вероятности появления случаев опасных феррорезонансных явлений и перенапряжений. Кроме того, в условиях действующей ПС место для размещения дополнительных КБ практически отсутствует.

3. При увеличении мощности электропередачи Россия - Финляндия с 1000 МВт до 1400 МВт в некоторых случаях в схеме электропередачи с ВПТ применение дополнительных КБ не обеспечивает устойчивый режим работы преобразователей. В 2003г. возникали ситуации «лавины» напряжения со значительными посадками напряжения на шинах подстанции и сбросами мощности.

Перечисленные проблемы побудили на примере ПС Выборгская рассмотреть характеристики альтернативных СК источников реактивной мощности - статических компенсаторов для применения на преобразовательных подстанциях мощных 1111Т и ВПТ.

Среди таких статических компенсаторов наиболее исследованными 4 являются тиристорно-реакторные группы (ТРГ) или ТРГ с параллельно включенными КБ или КБФ. Исследования применимости ТРГ с КБФ для ПС Выборгская проводились ранее [35-37]. В результате были определены требуемые мощности СТК в различных точках включения ТРГ с дополнительными КБФ и выявлено, что:

• установка ТРГ с КБФ на шины третичных обмоток требует размещения тиристорной части в существующих вентильных залах, где нет для них места;

• установка ТРГ с КБФ взамен СК возможна, но требует значительной площади для КБФ и, кроме того, в этом случае существует опасность возникновения перенапряжений в схеме электропередачи, например, при коротких замыканиях в сетях 330 кВ и 400 кВ [36]. Вместе с тем, в последние несколько лет появились принципиально новые регулируемые источники реактивной мощности: такие, как управляемые шунтирующие реакторы УШР [8, 9], в том числе снабженные конденсаторными батареями и тиристорными ключами [10, И], а также статические компенсаторы, использующие полностью управляемые вентили (ПУВ) [12]. УШР пока еще не нашли широкого применения, имеются только их опытные образцы их [12]. В то же время статические компенсаторы с ПУВ на базе преобразователей напряжения (СТАТКОМ) получили уже достаточно заметное распространение [13].

По имеющимся, в основном, рекламным данным о характеристиках СТАТКОМ [13, 14], они представляют собой компактные устройства (что очень важно для применения в условиях реконструкции действующей ПС Выборгская), почти не требуют дополнительных КБФ, используются для быстрого подавления колебаний напряжения в узлах питания потребителей с резкопеременным графиком нагрузки [14], подавляют фликкер-эффект (низкочастотные колебания напряжения в сети переменного тока) [15], используются для симметрирования нагрузки [16, 17] и активной фильтрации гармоник [17].

Фирменное наименование статического компенсатора реактивной мощности СТАТКОМ, выполненного фирмой ABB на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), имеет аббревиатуру SVC Light™.

Технология SVC Light позволила успешно разрешить проблемы повышения качества электроснабжения в целом ряде проектов, выполнявшихся ABB [13 - 17], например, на ПС Tornio (Финляндия) в 2002 г. установлен СТАТКОМ мощностью 160 MB-А.

Поскольку технология SVC Light остается нераскрытой (не опубликованы методики выбора оборудования, не публикуются параметры элементов схем, не приводятся алгоритмы управления и регулирования), для применения СТАТКОМ на ПС переменного и постоянного тока должны быть разработаны и исследованы принципы его управления и регулирования, проведено исследование установившихся и переходных режимов на подстанции, содержащей СТАТКОМ для формирования технических требований к оборудованию и разработаны методики определения параметров оборудования.

Вопросы, касающиеся управления и регулирования статических компенсаторов, являются достаточно важными при разработке таких устройств, поскольку от предъявляемых требований к устройствам компенсации реактивной мощности зависит и работа самой подстанции. Так, в числе предъявляемых требований к компенсаторам реактивной мощности на преобразовательной подстанции важное место имеют следующие факторы:

- поддержание нормируемого уровня напряжения на шинах переменного тока;

- обеспечение нормируемого перетока реактивной мощности в линиях переменного тока;

- снижение уровней перенапряжений в аварийных процессах;

- поддержание необходимого уровня устойчивости передачи в установившихся и переходных процессах.

В связи с этим целью диссертационной работы является исследование проблем, связанных с применением статических компенсаторов (СТАТКОМ) на базе полностью управляемых вентилей на подстанциях переменного и постоянного тока.

В соответствии с указанной целью основными задачами работы являются следующие:

- анализ современного состояния проблем, связанных с компенсацией реактивной мощности на подстанциях;

- определение перспективной схемы статического компенсатора на основе преобразователя напряжения (СТАТКОМ);

- разработка систем регулирования и управления для выбранной схемы статического компенсатора;

- исследование установившихся и переходных процессов и определение воздействий на оборудование статического компенсатора;

- разработка методики выбора параметров схемы статического компенсатора;

- разработка алгоритмов управления в системе регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- исследованы условия работы преобразователя напряжения в качестве компенсатора реактивной мощности, а также в качестве активного фильтра гармоник в сети переменного тока и в схеме преобразовательной подстанции;

- предложена методика определения параметров оборудования СТАТКОМ;

- определены воздействия на оборудование СТАТКОМ в установившихся режимах;

- исследованы переходные и аварийные режимы на подстанциях переменного и постоянного тока содержащих СТАТКОМ;

- произведено сравнение двухуровневой и трехуровневой схем СТАТКОМ.

Впервые разработаны:

- алгоритмы системы векторного регулирования преобразователя напряжения;

- цифровая модель электропередачи, содержащей СТАТКОМ.

Методы исследований

При разработке алгоритмов системы регулирования преобразователя напряжения и СТАТКОМ применялись аналитические методы исследований. В частности, при разработке алгоритма системы регулирования использовались методы векторного преобразования координат.

При выборе параметров оборудования, исследовании энергетических характеристик СТАТКОМ и эффективности работы системы управления и регулирования в установившихся и переходных процессах использовались методы цифрового моделирования.

Практическая ценность

1. Разработаны принципы формирования и алгоритмы систем управления и регулирования для СТАТКОМ, а также для электропередач и вставок постоянного тока, выполненных на преобразователях напряжения.

2. Созданы цифровые модели, пригодные для исследования статических компенсаторов в установившихся, переходных и аварийных режимах в составе преобразовательной подстанции и в сетях переменного тока.

3. Разработана методика выбора параметров оборудования СТАТКОМ.

4. Разработаны технические требования на пилотный СТАТКОМ 50 МВ-А.

5. Разработаны рекомендации по алгоритмам регулирования СТАТКОМ для применения на ПС переменного тока.

Результаты данной диссертационной работы использовались при разработке технического предложения по применению СТАТКОМ на ПС Выборгская и на вставке постоянного тока (ВПТ) для межсистемной связи ОЭС Сибири - ОЭС Дальнего Востока.

Положения, выносимые на защиту

- Обоснование перспективности использования СТАТКОМ для преобразовательных подстанций постоянного тока и в сетях переменного тока;

- Принципы формирования и алгоритмы системы управления и регулирования СТАТКОМ, основанные на векторном регулировании;

- Методика определения параметров оборудования СТАТКОМ;

- Принципы формирования и алгоритмы системы регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока.

Апробация работы и публикации.

Основные положения . и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1. Шестой российской научно-технической конференции «ЭМС - 2000 (г. Санкт-Петербург, 2000 г.)

2. Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики России» (г. Санкт-Петербург 2002 г)

3. Международном VI симпозиуме «Электротехника 2010» (г Москва, 2002г.)

4. Международном VII симпозиуме «Электротехника 2010» (г Москва, 2003г.)

5. Конференции молодых специалистов электроэнергетики РАО ЕЭС (г. Москва, 2003 г.)

6. Восьмой российской научно-технической конференции «ЭМС -2004 (г. Санкт-Петербург, 2004 г.).

По теме диссертации автором и в соавторстве опубликовано 13 печатных работ:

1. Мазуров М.И., Николаев А.В. Исследование характеристик преобразователя - компенсатора с двойным регулированием. Известия НИИ постоянного тока №57. 2000 г.

2. Мазуров М.И., Николаев А.В. Преобразователь - компенсатор на базе инвертора напряжения с ШИМ управлением. Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции «ЭМС - 2000»

3. Лозинова Н.Г., Мазуров М.И., Николаев А.В. Передача постоянного тока как элемент повышения надежности энергоснабжения островных потребителей, сборник докладов «Надежность больших энергетических систем», Казань 2001

4. Николаев А.В., Мазуров М.И. СТАТКОМ как средство компенсации реактивной мощности на преобразовательной подстанции, г. Санкт-Петербург 2002 г. Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики России»

5. П.А. Шейко, JI.JI. Балыбердин, М.И. Мазуров, А.В. Николаев СТАТКОМ как средство компенсации реактивной мощности в сетях высокого напряжения. Электронный журнал «Новое в российской энергетике» №5 2003.

6. Николаев А.В., Мазуров М.И. Перспективы применения СТК в схеме Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. трудов VI Симпозиума «Электротехника 2010» 2002г.

7. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев А.В. Система векторного регулирования статического компенсатора (СТАТКОМ). Известия НИИ постоянного тока №59. 2003 г.

8. Дайновский Р.А., Денисенко А.В., Николаев А.В. Исследование режимов работы СТАТКОМ, выполненного на базе трёхуровневого преобразователя. Сб. трудов VII Симпозиума «Электротехника 2010» 2003г.

9. Мазуров М.И., Николаев А.В. Передача постоянного тока на преобразователях напряжения как элемент управления качеством электроэнергии. «Оперативное управление электроэнергетическими системами - новые технологии» 2003 г. Ю.Николаев А.В. Сравнительная оценка технических и экономических характеристик средств компенсации реактивной мощности в условиях Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. докладов второй конференции молодых специалистов электроэнергетики -2003

И.Николаев А.В. Система регулирования преобразователя напряжения, работающего в режиме компенсатора. Сб. докладов второй конференции молодых специалистов электроэнергетики - 2003 г

12.М.И. Мазуров, А.В. Николаев. СТАТКОМ как средство компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока. Сборник докладов 8ой научно-технической конференции по электромагнитной совместимости и электромагнитной безопасности. Санкт-Петербург, 2004 г.

13.М.И. Мазуров, А.В. Николаев. СТАТКОМ как средство компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока. Сборник докладов 8-ой научно-технической конференции по электромагнитной совместимости и электромагнитной безопасности. Санкт-Петербург, 2004 г.

14.Мазуров М.И., Николаев А.В. Патент на изобретение № 2231205 «Способ управления преобразователем напряжения», от 20.06.2004 г.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность рассмотренных проблем, сформулированы цель и задачи работы, отражена новизна и практическая ценность, дается краткое содержание диссертации.

В первой главе проведен обзор традиционных схем статических компенсаторов применяемых в энергосистемах и на передачах и вставках постоянного тока. Приведены данные о новых схемах статических компенсаторов (СТАТКОМ), работающих на основе преобразователя напряжения с полностью управляемыми вентилями (ПУВ) и применением широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Даны качественные оценки применимости традиционных и новых устройств компенсации реактивной мощности. Рассмотрены двухуровневая и трехуровневая схемы СТАТКОМ. Для вставки постоянного тока (ВПТ) и энергосистем в качестве перспективной предложена трехуровневая схема СТАТКОМ на основе преобразователя напряжения с ШИМ управлением.

Во второй главе приведены результаты разработки системы регулирования СТАТКОМ на основе принципа векторного управления, предусматривающего преобразование измеряемых параметров -трехфазных токов и напряжений - в d-q-составляющие, выполнение необходимых операций с ними и последующее преобразование полученных d-q-составляющих управляющих сигналов в систему трехфазных сигналов.

В работе предложен алгоритм фазовой подстройки сигналов управления ПУВ, основанный на использовании проекции изображающего вектора напряжения на шинах переменного тока на оси аир.

Предложен способ синусоидального ШИМ управления вентилями СТАТКОМ, позволяющий уменьшить в несколько раз величину наиболее выраженной гармоники нулевой последовательности в фазном токе. Данный способ признан изобретением и на него получен патент.

Для разработанных алгоритмов систем регулирования и управления выполнены дополнительные программные модули, включенные в цифровую модель СТАТКОМ на базе программно-вычислительного комплекса (ПВК) «Подстанция». Разработанная цифровая модель позволяет исследовать установившиеся и переходные процессы в схеме электропередачи, включающей СТАТКОМ, в том числе решать задачи оптимизации режимов работы за счет подбора и коррекции коэффициентов и алгоритмов его систем регулирования и управления.

Третья глава посвящена выбору параметров и исследованиям установившихся и переходных процессов СТАТКОМ в различных схемно-режимных условиях. При этом принималась схема трехуровневого СТАТКОМ, энергетические параметры которого определены программой работ по FACTS для пилотного образца мощностью 50 MB-А, напряжением 15,75 кВ.

В процессе исследования схемы СТАТКОМ были решены следующие взаимосвязанные методические вопросы:

- Выбрана частота широтно-импульсной модуляции для управления запираемыми приборами.

- Выбраны параметры фазных (токоограничивающих) реакторов.

- Выбраны параметры элементов фильтра на стороне переменного тока.

- Выбраны параметры конденсаторов на стороне постоянного напряжения.

Исследования условий работы СТАТКОМ были начаты с процессов пуска, которые показали следующее:

- заряд КБ при включении выключателя характеризуется протеканием трехкратных значений токов (по отношению к номинальным) через вентили и повышенным уровнем напряжения на конденсаторной батарее;

- использование предвключенного резистора в выключателе позволяет избежать перегрузок по току и напряжению.

- Проведены исследования длительных установившихся режимов и выявлены воздействия на основное оборудование СТАТКОМ.

При выбранных параметрах основного оборудования СТАТКОМ обеспечено удовлетворительное качество напряжения на шинах сети (Ки = 2,8%), что удовлетворяет ГОСТ 13109-97.

Выполнены исследования переходных и аварийных процессов СТАТКОМ: (включение на номинальную реактивную мощность и полный реверс, короткие замыкания на шинах переменного тока, совместная работа в схеме ВПТ) обеспечивают полную информацию о воздействиях на оборудование.

Четвертая глава посвящена разработке алгоритмов управления в системе регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник в сети переменного тока. Задача компенсации высших гармоник в сети с помощью СТАТКОМ сводится к созданию в его фазах (в фазах сетевого трансформатора) гармоник тока, которые компенсируют нежелательные высшие гармоники тока сети.

Алгоритм управления и регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник тока проверен на цифровой модели и показано, что использование СТАТКОМ в качестве активного фильтра гармоник позволяет:

- в 30-100 раз уменьшить уровень нежелательных гармоник в сети переменного тока.

- отказаться от использования мощных пассивных фильтров на преобразовательной подстанции.

Выводы:

Разработан и проверен на цифровой модели алгоритм управления и регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока.

Алгоритм компенсации гармоники состоит в том, чтобы создать в цепи СТАТКОМ гармонику тока, мгновенные значения которой равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку мгновенным значениям этой гармоники в цепи источника гармоники. Для компенсации гармоник вводятся дополнительные оси (/-^-координат в основную систему регулирования. Эти оси вращаются со скоростью sv, где гармоника порядка v имеет прямую последовательность, то s = 1, а если обратную, то s — — 1.

Для подавления не одной, а нескольких гармоник, в разработанном программном обеспечении, реализующем соответствующую систему регулирования, содержатся несколько однотипных блоков, каждый из которых «отвечает» за одну гармонику.

В результате расчетов показано, что использование СТАТКОМ в качестве активного фильтра гармоник позволяет:

- в 30-100 раз уменьшить уровень нежелательных гармоник в сети переменного тока.

- отказаться от использования мощных пассивных фильтров на преобразовательной подстанции.

Заключение

1. В рамках программы «Создание в единой энергосистеме России гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока и устройств регулирования напряжения», разработанной в соответствии с приказом РАО «ЕЭС России» №488 от 19.09.03, выполнены исследования схемно-режимных условий применения СТАТКОМ на подстанциях переменного и постоянного тока.

2. Сравнение известных схем статических компенсаторов, которые могут быть использованы на ПС переменного тока и традиционных преобразовательных подстанциях взамен синхронных компенсаторов указывает, что:

2.1. Применение тиристорно-реакторных групп с коммутируемыми выключателями конденсаторными батареями приводит к увеличению площадей занимаемых конденсаторами, чревато развитием резонансных процессов в контурах сети переменного тока - конденсаторные батареи фильтры высших гармоник, требует принятия специальных мер по удовлетворению норм на качество электроэнергии, не всегда обеспечивает требуемое быстродействие для снижения перенапряжений в переходных аварийных процессах.

2.2. Новый класс статических компенсаторов на основе преобразователей напряжения с полностью управляемыми вентилями (СТАТКОМ) по зарубежным данным обладает высокими динамическими характеристиками для стабилизации напряжения, подавления фликкера; СТАТКОМ занимает очень малые площади и объемы, так например л установка 50 MB-А может занимать площадь 26x15 м , весить 40 т.

3.Выполненый анализ и сравнение двухуровневой и трехуровневой схем СТАТКОМ показали, что наиболее эффективной является схема на базе трехуровневого преобразователя напряжения:

- сетевой ток такого СТАТКОМ имеет меньшие уровни гармоник;

- суммарные потери мощности, меньше в полтора раза;

- частота ШИМ может быть принята меньше.

4. Разработаны алгоритмы векторного регулирования преобразователей напряжения применительно к синусоидальным ШИМ сигналам управления вентилями. Показано, что векторное регулирование, использующее преобразование фазных координат тока и напряжения в d-q составляющие и обратно в сочетании с рекомендованной частотой ШИМ управления позволяют в достаточной степени быстро регулировать реактивную мощность СТАТКОМ и получить высокое качество сетевого тока и напряжения:

5. Разработанная цифровая модель позволяет воспроизводить установившиеся и переходные процессы в схеме, отражающей двухуровневый и трехуровневый СТАТКОМ, сеть переменного тока, преобразовательную подстанцию. Цифровая модель оснащена необходимыми элементами для имитации коротких замыканий, неполнофазных и несимметричных режимов в сети переменного тока, а также нарушений в схеме преобразователя с целью определения воздействий на основное оборудование.

6. В процессе исследования схемы СТАТКОМ были решены следующие методические вопросы:

- Выбрана частота широтно-импульсной модуляции для управления запираемыми приборами.

- Выбраны параметры фазных (токоограничивающих) реакторов.

- Выбраны параметры элементов фильтра на стороне переменного тока.

- Выбраны параметры конденсаторов на стороне постоянного напряжения.

7. В ходе исследования характеристик СТАТКОМ в установившихся и переходных процессах получено:

- гармонический состав токов и напряжений в основных элементах;

- воздействующие токи и напряжения на основное оборудование;

- исследованы алгоритмы работы системы управления и оптимизированы ее параметры;

- предложен, признанный изобретением, способ управления импульсами включения вентилей СТАТКОМ, снижающий величину гармоник тока нулевой последовательности;

- разработана система регулирования, обладающая высоким быстродействием и удовлетворительными динамическими характеристиками;

- определены величины и формы токов в вентилях при КЗ на шинах переменного тока и предложен алгоритм защиты от сверхтоков;

- при снижении ОКЗ на шинах переменного тока, СТАТКОМ способствует повышению устойчивости работы вставки постоянного тока.

8. Разработан и проверен на цифровой модели алгоритм управления и регулирования СТАТКОМ для компенсации гармоник тока и напряжения в сети переменного тока. Алгоритм компенсации гармоники состоит в том, чтобы создать в цепи СТАТКОМ гармонику тока, мгновенные значения которой равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку мгновенным значениям этой гармоники в цепи источника гармоники.

Показано, что использование СТАТКОМ в качестве активного фильтра гармоник позволяет:

- в 30-100 раз уменьшить уровень нежелательных гармоник в сети переменного тока.

- отказаться от использования мощных пассивных фильтров на преобразовательной подстанции.

1. А. В. Поссе. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. Энергия, 1973

2. В.И. Емельянов. Основные технические решения по схеме Выборгской преобразовательной подстанции. Сборник научных трудов НИИПТ, вып.38, 1984.

3. JI.P. Нейман, С.Р. Глинтерник, А.В. Емельянов, В.Г. Новицкий. Электропередача постоянного тока как элемент энергетических систем. М. Л., Изд. АН СССР, 1962

4. В.Н. Ивакин, В.В. Худяков, Н.Г. Сысоева Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы. М. 1993г.

5. SVC for dynamic voltage control and optimization of system performance in power grid interconnected by HVDC. www.abb.com.

6. В.В. Худяков. Опыт эксплуатации и совместная работа передач постоянного тока и примыкающих энергосистем. Передачи и вставки постоянного тока высокого напряжения, М. Энергоатомиздат, 1988. (Энергетика за рубежом)

7. В.И. Кочкин, О.П. Нечаев Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. М.: Изд-во НЦ ЭНАС. 2000 г.

8. Управляемые шунтирующие реакторы. Электротехника. 1991. №2 (специальный выпуск).

9. В.И. Кочкин, Обязуев А.П. Новые схемы компенсаторов реактивной мощности. Обзорная информация. М. Информэнерго. 1991 г.

10. R. Grunbaum, J.-P. Hasker and В. Thorvaldsson FACTS: Powerful Means for Dynamic Load Balancing and Voltage Support of AC Traction Feeds.

11. Rolf Grunbaum, Tomas Johansson SVS Light a powerful new tool for power quality improvement ABB Review 6/98

12. Rolf Grunbaum, Tomas Gustafsson. SVC Light: a powerful flicker mitigator. www.abb.com

13. Facts powerful systems for flexible power transmissions. ABB Review 5/99

14. Rolf Grunbaum. Voltage and power quality control in wind power. www.abb.com

15. Статические компенсаторы реактивной мощности SIGRE 1990 г.

16. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности. Статические компенсаторы реактивной мощности ведущих зарубежных фирм и отечественных предприятий. Информэлектро, М. 1982 (под редакцией Я.Ю. Солодухо)

17. Lazlo Gyugyi. Solid-State Synchronous Voltage Sources for Dynamic Compensation and Real-Time Control of AC Transmission Lines. IEEE Emerging Practices in Technology

18. Кочетыгов B.A., Левинштейн M.JI. Ограничение внутренних перенапряжений в электропередачах, оснащенных статическими тиристорными компенсаторами. Электротехника 1985. №11

19. Сорокин В.М., Мальцев Г.И., Лытаев Р.А. Новые функции статических компенсаторов реактивной мощности в энергосистемах. Электрические станции. 1988. №10

20. В.И. Кочкин Управляемые статические устройства компенсации реактивной мощности для линий электропередачи. Электричество №9. 2000 г.

21. Songhai Y., Shaoting W. Aplication of SVC to improve transmission capacity. IEEE Joint Conference on High Voltage Transmission System in China 1987

22. S. Trokawa, T. Horiuchi, Transmission Line Loss Minimization. IEEE Joint Conference on High Voltage Transmission System in China 1987

23. В.И. Плесков, Б.Я. Гумановский, B.A. Камбулин. Источник реактивной мощности на базе инвертора напряжения/ -Электричество 1978, №12.

24. G.Asplund, K.Eriksson, H.Jiang and others. DC Transmission based on voltage source converters.

25. HVDC and SVC Light Reference list (for 06.03.2003r.) www.abb.com

26. Power Link, № 2, 1997, ABB Power Systems.

27. Power Link, № 3, 2000, ABB Power Systems.

28. Power Link, № 2, 1999, ABB Power Systems.

29. ЗЗ.А. Nabae, I. Takahashi, H. Akagi. "A New Neutral-Point-Clamped PWM Inverter." IEEE Transaction on Industry Application. Vol IA-17, №5, 1981.

30. Static Synchronous Compensator (STATCOM), ElectraN185 08.1999

31. Отчет НИИПТ. Анализ на цифровой модели переходных процессов подстанции в условиях увеличения мощности КБТИ. Инв. №07040,1995.

32. Определение основных технических требований к средствам компенсации реактивной мощности на стороне 400 кВ Выборгской подстанции при отсутствии на ней синхронных компенсаторов КСВБ-160. /Техническая записка Инв. № 0-2669, 1995

33. Скрыпник А.И., Равлик A.M., Соколов A.M., Шульга Р.Н. Комплекс программ «Подстанция» для разработки оборудования передач и вставок постоянного тока. Электротехника. 1986. №12.

34. А.С. Сандлер, Ю.М. Гусяцкий. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями. М., Энергия, 1968 г.

35. Ю.А. Казачков. Принцип работы и основные характеристики автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Учебное пособие НИИПТ. JI. 1991

36. А.В. Иванов В.И. Климов, Е.А. Крутяков, В.Н. Левин Особенности работы инвертора с многотакнтной широтно-импульсной модуляцией. «Электричество», 1979, №8.

37. M. Sampei, N. Seki, Т. Sakurai Development of multi terminal HVDC system using voltage sourced converters. Conference, Irkutsk, 2000.

38. Kelemen,. Imecs, Vector Control System of Synchronous Machines: Synthesis. PEMC'90 proceedings of the 6th Conference on Power Electronics and Motion Control Vol.3

39. M.JI. Левинштейн. Операционное исчисление в задачах электротехники JL, «Энергия», 1972.

40. Основы автоматического управления. М. Воениздат 1972

41. Висящев А.Н., Тигунцев С.Г., Луцкий ИИ. Влияние потребителей на искажение напряжения. Электрические станции. 2002. №7.

42. Определение мощности компенсирующих устройств на стороне 400 кВ Выборгской ПС при передаче мощности в Финляндию до 1400 МВт. Отчет НИИПТ. Инв. № 0-7421, 2002.

43. Исследование переходных процессов на стороне 400 кВ в схеме с параллельно работающими блоками. Отчет НИИПТ. Инв. № 07428, 2002.

44. Разработка цифровой модели СТК в составе 4 КВПУ Выборгской подстанции. Поисковая НИР НИИПТ 2000г.

45. Разработка и исследование принципов построения и управления вставок постоянного тока с применением различных схем преобразования. Научно-технический отчет ОАО НИИПТ, №0-7360, 2001г.

46. Разработка и исследование принципов построения и управления двухподстанционных и многоподстанционных ППТ с использованием различных схем преобразования. Научно-технический отчет ОАО НИИПТ, №0-7383, 2001г.

47. Разработка схемы вставки постоянного тока на базе полностью управляемых вентилей (ПУВ) для физического моделирования. Научно-технический отчет ОАО НИИПТ, №0-7332, 2001г.

48. Разработка и исследование принципов построения и управления двухподстанционных и многоподстанционных ППТ с использованием различных схем преобразования. Научно-технический отчет ОАО НИИПТ, №0-7383, 2001г.

49. Разработка схемы вставки постоянного тока на базе полностью управляемых вентилей (ПУВ) для физического моделирования. Отчет по НИР АО НИИПТ, № 0-7332, 2001 г.

50. Определение мощности компенсирующих устройств на стороне 400 кВ Выборгской ПС при передаче мощности в Финляндию до 1400 МВт. Отчет НИИПТ Инв. № 0-7421,2002.

51. Исследование переходных процессов на стороне 400 кВ в схеме с параллельно работающими блоками. Отчет НИИПТ. Инв. № 07428, 2002.

52. Исследование переходных процессов на стороне 400 кВ в схеме с выделенным блоком. Отчет НИИПТ Инв. № 0-7464, 2002.

53. Разработка мероприятий по максимальному повышению передаваемой мощности электропередачи Россия Финляндия. Отчет НИИПТ. Инв. № 0 - 7346, 2001.

54. Сопоставление альтернативных вариантов регулируемых средств компенсации реактивной мощности Отчет по НИР ОАО НИИПТ, № 0-7481,2002 г.

55. Технические требования к СТАТКОМ (конкурсная документация). Отчет ОАО «ВНИИЭ». Москва, 2004 г.

56. Техническое предложение на СТАТКОМ 15 кВ / 50 МВ-А Отчет ОАО НИИПТ, № 0 7577, 2004 г.

57. Техническое предложение по созданию высоковольтного преобразователя напряжения типа СТАТКОМ мощностью ±50 MB-Ар на напряжение 15,75 кВ. Отчет ОАО ВНИИЭ, Москва, 2004г.

58. Исследование технико-экономической эффективности применения регулирующих и компенсирующих устройств FACTS в ЕНЭС и разработка методики их технико-экономического обоснования. Отчет ОАО ВНИИЭ, Москва, 2004г

59. Руководство пользователя «Цифровая модель СТАТКОМ». Отчет по НИР ОАО НИИПТ, № 0-7617, 2004 г.

60. Под редакцией С.С. Рокотяна Справочник по проектированию электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1985.

61. Цифровая модель ПС 330 Ржевская, включающая СТАТКОМ, СТК и их системы регулирования. Отчет по НИР ОАО НИИПТ, № 01. Щ 7614, 2004 г.

62. Мазуров М.И., Николаев А.В. Исследование характеристик преобразователя компенсатора с двойным регулированием. Известия НИИ постоянного тока №57. 2000 г.

63. Мазуров М.И., Николаев А.В. Преобразователь компенсатор на базе инвертора напряжения с ШИМ управлением. Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции «ЭМС -2000»

64. Лозинова Н.Г., Мазуров М.И., Николаев А.В. Передача постоянного тока как элемент повышения надежности энергоснабжения островных потребителей, сборник докладов «Надежность больших энергетических систем», Казань 2001

65. Николаев А.В., Мазуров М.И. СТАТКОМ как средство компенсации • реактивной мощности на преобразовательной подстанции, г. Санкт

66. Петербург 2002 г. Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики России»

67. П.А. Шейко, J1.JI. Балыбердин, М.И. Мазуров, А.В. Николаев СТАТКОМ как средство компенсации реактивной мощности в сетях высокого напряжения. Электронный журнал «Новое в российской энергетике» №5 2003.

68. Николаев А.В., Мазуров М.И. Перспективы применения СТК в схеме Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. трудов VI Симпозиума «Электротехника 2010» 2002г.

69. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев А.В. Система векторного регулирования статического компенсатора (СТАТКОМ). Известия НИИ постоянного тока №59. 2003 г.

70. Дайновский Р.А., Денисенко А.В., Николаев А.В. Исследование режимов работы СТАТКОМ, выполненного на базе трёхуровневого преобразователя. Сб. трудов VII Симпозиума «Электротехника 2010» 2003г.

71. Мазуров М.И., Николаев А.В. Передача постоянного тока на преобразователях напряжения как элемент управления качеством электроэнергии. «Оперативное управление электроэнергетическими системами новые технологии» 2003 г.

72. Николаев А.В. Сравнительная оценка технических и экономических характеристик средств компенсации реактивной мощности в условиях Выборгской преобразовательной подстанции. Сб. докладов второй конференции молодых специалистов электроэнергетики 2003

73. Николаев А.В. Система регулирования преобразователя напряжения, работающего в режиме компенсатора. Сб. докладоввторой конференции молодых специалистов электроэнергетики -2003 г

74. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев А.В. Активная фильтрация гармоник в сети переменного тока с применением СТАТКОМ. Известия НИИ постоянного тока №60. 2004 г.

75. Мазуров М.И., Николаев А.В. Патент на изобретение № 2231205 «Способ управления преобразователем напряжения», от 20.06.2004