ستاتكوم

المعوض المتزامن الثابت (STATCOM) هو جهاز من إلكترونيات القدرة متصل على التوازي مع شبكة تيار متردد. يقوم بحقن أو امتصاص التيار غير الفعال لتنظيم الجهد ودعم تشغيل نظام الطاقة. إنه ينتمي إلى عائلة أنظمة نقل التيار المتردد المرنة (FACTS). مكونه المركزي هو محوّل إلكتروني بمصدر جهد (VSC)، الذي يقوم بتجميع جهد التيار المتردد من المكثفات ذات جانب التيار المستمر. 1

تعتمد القيمة الهندسية لـ STATCOM على مكان تركيبها، وقدرتها الحالية القابلة للاستخدام، وكيفية تفاعل وحدة التحكم الخاصة بها مع الشبكة المحيطة. لذلك، تصف المواصفات المفيدة السلوك المطلوب عند نقطة الاتصال، بالإضافة إلى الشروط التي يجب تحقيق هذا السلوك بموجبها. IEEE 1052 هو دليل مخصص لتحديد أنظمة النقل STATCOM. 4

تشرح هذه المقالة المبادئ الفيزيائية والبناء وخيارات التحكم والتطبيقات وعملية الدراسة. الأرقام التسعة مستنسخة من أوراق بحثية منشورة، مع رقم الشكل الأصلي، ورابط الورقة، وترخيص إعادة الاستخدام أسفل كل منها. يتم تحديد الأمثلة العددية بشكل منفصل على أنها حسابات تحليلية؛ تحتفظ منحنيات الاستجابة المستنسخة بظروف الدراسة الأصلية.

1. لماذا تحتاج أنظمة الطاقة إلى تعويض تفاعلي {#1-why-power-systems-need-reactive-compensation}

في العملية الجيبية المتوازنة، تمثل الطاقة النشطة \(P\) نقل الطاقة الصافي، بينما تصف القدرة غير الفعالة \(Q\) التبادل المرتبط بالمكون التربيعي للتيار. حجم القوة الظاهرة هو

\[\vert S\vert =\sqrt{P^2+Q^2},\qquad \mathrm{pf}=\frac{P}{\vert S\vert }.\]

عادة ما تستمد المحركات والمحوّلات طاقة رد فعل استقرائية. يمكن للكابلات وبنوك المكثفات توفير طاقة تفاعلية سعوية. يتغير التوازن المطلوب مع التحميل وتكوين الشبكة والاضطرابات. يجب أن تكون الموارد التفاعلية كافية في حالات التشغيل ذات الصلة، مع توفر دعم ديناميكي كافٍ عند تعطل الشبكة. 3

تشرح علاقتان دائريتان أساسيتان سبب أهمية التعويض المحلي. عند الطاقة والجهد النشط الثابت،

\[I=\frac{P}{\sqrt{3}\,V_{LL}\,\mathrm{pf}}.\]

وبالتالي فإن عامل الطاقة الأقل يعني تيارًا أعلى عند المنبع. أيضًا، بالنسبة لفرع شعاعي بسيط به انخفاض متواضع في الجهد وفرق زاوية، يكون التقريب من الدرجة الأولى لكل وحدة

\[\Delta v\approx\frac{r p+x q}{v}.\]

هنا \(p,q>0\) تشير إلى الطلب النهائي، و \(r+jx\) تشير إلى مقاومة الفرع. إن تقليل القدرة التفاعلية المنقولة عبر فرع حثي يميل إلى تقليل انخفاض الجهد. في وحدة تغذية التوزيع ذات المقاومة الملموسة، يكون للطاقة النشطة أيضًا تأثير كبير على الجهد. هذه عبارة عن تقريبيات للدوائر، وليست بدائل لتدفق حمل الشبكة.تصبح اللجنة الإحصائية جذابة عندما يجب أن يتغير التعويض المطلوب بسرعة أو بشكل مستمر. يمكن لجهاز التحكم الخاص به الاستجابة لتغيرات الجهد أو تغيير الأحمال عن طريق ضبط تيار المحوّل. اعتمادًا على الوظائف المحددة، يمكنه أيضًا معالجة الوميض وعدم التوازن والتوافقيات المحددة. ويجب تصميم هذه الخدمات وتقييمها بشكل صريح. 1، 11

قدرة القدرة غير الفعالة والطاقة المخزنة هي كميات مختلفة. تسحب STATCOM التقليدية كمية صغيرة من الطاقة النشطة لتغطية الخسائر. مكثفاتها العادية التي تعمل بالتيار المستمر لا تجعلها مصدرًا مستدامًا للميغاواط. يغير التخزين المخصص تلك القدرة ويتطلب تصنيفًا منفصلاً للطاقة. 26

2. البناء والمكونات الرئيسية {#2-construction-and-main-components}

يربط المسار الكهربائي الرئيسي المحوّل بنقطة الاقتران المشترك (PCC) من خلال ممانعة الاقتران، ومحول إذا لزم الأمر. يحتاج التثبيت العملي أيضًا إلى القياس والتحكم والحماية والمعدات المساعدة. ويوضح الجدول التالي أدوارهم؛ يعتمد الترتيب الدقيق على الجهد والطوبولوجيا ومتطلبات المشروع. 4، 7

المكون	الغرض في التثبيت
محوّل إلكتروني بمصدر جهد	يستخدم صمامات أشباه الموصلات التي يمكن التحكم فيها لإنتاج شكل موجة التيار المتردد المطلوبة.
وصلة DC أو المكثفات الخلوية	الحفاظ على الفولتية اللازمة للتحويل واستيعاب تغير الطاقة الداخلية. تقوم المحوّلات المعيارية بتوزيع السعة بين الخلايا.
مفاعل اقتران	يوفر المعاوقة التي يتحكم عبرها جهد المحوّل في التيار؛ يساهم في التوهين تموج التبديل.
محول اقتران، حيث يستخدم	يطابق جهد المحوّل مع الشبكة ويحدد ترتيب العزل والاتصال المحدد. تساهم مفاعلة التسرب في مقاومة الاقتران.
المفاتيح الكهربائية والحماية	توصيل وعزل وحماية فرع المحوّل والمعدات المرتبطة به.		قياسات الجهد والتيار	تقديم تعليقات للتنظيم والحماية والمراقبة والتحقق من الأداء.
التحكم والتعديل	قم بترجمة أهداف التشغيل إلى أوامر محول مع فرض الحدود الداخلية وموازنة جهود المكثف.
التبريد والإمداد المساعد	إزالة خسائر أشباه الموصلات وتزويد معدات التحكم والحماية والدعم.
المرشحات أو التحويلات الإضافية، عند الحاجة	تلبية الواجب التوافقي أو توسيع نطاق التشغيل بالسعة/الحثي.

يمكن للمحول متعدد المستويات أن يقلل من متطلبات التصفية، ولكن “متعدد المستويات” لا يثبت أن المشروع لا يحتاج إلى دراسة توافقية. تسرد شركة Siemens التصفية النشطة كخيار لـ SVC PLUS؛ يجب تحديد الوظيفة المطلوبة في نطاق المشروع. 7

العلبة هي خيار تصميم منفصل. تصف قاعة الصمامات أو الحاوية أو الترتيب الخارجي المعياري تخطيط المحطة؛ فهو لا يحدد المبدأ الكهربائي للمعوض أو سلوك التحكم.

3. كيف تقوم STATCOM بتبادل القدرة غير الفعالة {#3-how-a-statcom-exchanges-reactive-power}

#

3.1 مبدأ الجهد القابل للتحكم {#31-the-controllable-voltage-principle}

للحصول على مكافئ مثالي متوازن ثلاثي الطور، اجعل \(V\) هو جهد RMS من الطور إلى الحياد للشبكة، و\(E\) هو جهد RMS من الطور إلى الحياد المشار إليه في نفس الجانب، و\(X\) هو مفاعلة الاقتران لكل طور. دع \(\delta\) هي زاوية جهد المحوّل بالنسبة للشبكة. حدد التيار على أنه موجب من المحوّل إلى الشبكة وحدد \(Q\) الموجب على أنه حقن سعوي.

بدءًا من معادلة الفرع غير المفقودة والطاقة المعقدة من جانب الشبكة،

\[\underline I=\frac{Ee^{j\delta}-V}{jX},\qquad S_{\mathrm{inj}}=3V\underline I^*,\]

نحصل عليها

\[P_{\mathrm{inj}}=\frac{3VE}{X}\sin\delta, \qquad Q_{\mathrm{inj}}=\frac{3V(E\cos\delta-V)}{X}.\]

بالنسبة إلى \(\delta\approx0\)، يخضع التبادل التفاعلي بشكل أساسي لفرق الجهد والحجم. يعطي جهد المحوّل أعلى من جهد الشبكة حقنًا تفاعليًا إيجابيًا؛ انخفاض جهد المحوّل يعطي الامتصاص. يصف OPAL-RT نفس المعادل باستخدام اصطلاح إشارة جهاز الاستقبال؛ تتبع العلامات هنا اتفاقية الحقن المحددة بوضوح. 2

تستورد المعدات الحقيقية الطاقة النشطة لتعويض الخسائر والحفاظ على طاقة المكثف. تؤثر مقاومة الاقتران والمحوّل ونطاق التعديل وحدود جهد المكثف والحدود الحرارية على غلاف التشغيل. المعادلات المثالية تشرح الآلية؛ فهي لا تحدد منحنى قدرة المعدات الكاملة.

#

3.2 التيار غير الفعال والجهد وMVAr {#32-reactive-current-voltage-and-available-mvar}

من أجل التيار غير الفعال المتوازن بالتردد الأساسي،

\[\vert Q\vert =\sqrt{3}\,V_{LL}\vert I_Q\vert .\]

إذا كان التيار غير الفعال المتوفر يقتصر على \(I_{\max}\)، فإن الحد الأقصى التقريبي لحجم القدرة غير الفعالة هو

\[\vert Q_{\max}\vert \approx\sqrt{3}\,V_{LL}I_{\max}.\]

وبالتالي، فإن الحفاظ على التيار أثناء انخفاض الجهد لا يعني الحفاظ على خرج MVAr الاسمي. يعد اعتماد الجهد الخطي في هذا التقريب أمرًا أساسيًا للمقارنة مع SVC في القسم 5. ويجب أن يسمح غلاف الركوب الفعلي أيضًا بالتشغيل عند الجهد المنخفض. 2

#

3.3 مثال تعويض شفاف {#33-a-transparent-compensation-example}

خذ بعين الاعتبار حملًا توضيحيًا متوازنًا قدره 40 ميجاوات، يعمل عند 0.85 عامل طاقة متأخر. لنفترض أن الهدف 0.98 متخلف عند الاتصال المنبع. من مثلث القوة

\[Q_c=P\left[\tan(\cos^{-1}\mathrm{pf}_1) -\tan(\cos^{-1}\mathrm{pf}_2)\right].\]

القيم المحسوبة بشكل مستقل هي:

الكمية	قبل التعويض	بعد التعويض
تحميل الطاقة النشطة	40.00 ميجاوات	40.00 ميجاوات
القدرة غير الفعالة المقدمة من المنبع	24.79 ميجا فولت أمبير	8.12 ميجا فولت أمبير
الطاقة الظاهرة المقدمة من المنبع	47.06 ميجا فولت أمبير	40.82 ميجا فولت أمبير
عامل القدرة	0.85 متخلفة	0.98 متخلفة

يوفر المعوض 16.67 ميجا فولت أمبير. مع عدم تغيير الجهد والطاقة النشطة، يصبح التيار المنبع \(0.85/0.98=0.8673\) من قيمته السابقة. تصبح خسارة \(I^2R\) المرتبطة في نفس المقاومة الأولية حوالي 0.7523 من قيمتها السابقة، انخفاض بنسبة 24.77٪ في مكون الخسارة المحدد هذا. هذا ليس تنبؤًا بتوفير الطاقة الإجمالي في الموقع: يتم استبعاد خسائر المحوّلات والاستهلاك الإضافي وخسائر الشبكة الأخرى.يقدّر هذا المثال نقطة تشغيل واحدة للحالة المستقرة. ولا تحدد القدرة الاستقرائية المطلوبة، أو التيار العابر، أو الواجب التوافقي، أو الاحتياطي للاضطرابات.

4. أنواع STATCOM {#4-types-of-statcom}

يمكن تصنيف STATCOMs حسب دائرة المحوّل وتطبيق الشبكة وسلوك التحكم وترتيب الطاقة. تتداخل هذه التصنيفات: يمكن لـ STATCOM التوزيع استخدام محول متعدد المستويات، ويمكن لـ STATCOM متعدد المستويات استخدام إما التحكم في متابعة الشبكة أو التحكم في تشكيل الشبكة.

#

4.1 طبولوجيا المحوّل {#41-converter-topologies}

طوبولوجيا	الترتيب الأساسي	الآثار الهندسية
VSC بمستويين	يقوم الجسر ثلاثي الطور بتبديل كل محطة طور بين مستويين من ناقل التيار المستمر.	دائرة بسيطة نسبيا. تعتمد جودة الشكل الموجي على تصميم التبديل والتصفية.
ثلاثة مستويات مثبتة بنقطة محايدة (NPC)	يقدم ناقل التيار المستمر المقسم وترتيب التثبيت مستوى جهد محايد.	المزيد من مستويات الإخراج. يجب إدارة جهد النقطة المحايدة. يسبق عمل NPC الأصلي تطبيقات STATCOM الخاصة به. 9
الجسر H المتتالي (CHB)	تحتوي خلايا الجسر الكامل المتصلة بالسلسلة على مكثفات تيار مستمر فردية؛ قد تستخدم فروع الطور ترتيبات النجمة أو الدلتا.	تركيب الجهد المعياري تصبح موازنة طاقة الخلية والمرحلة مهام تحكم مركزية. 8، 15
MMC بستة أذرع	تحتوي كل مرحلة على أذرع علوية وسفلية تحتوي على وحدات فرعية متسلسلة ومحاثة الذراع.	يدعم تركيب الجهد المعياري. تتطلب طاقة الذراع وسلوك التيار المتداول التحكم. يجب تحديد الوحدة الفرعية الدقيقة وترتيب جانب التيار المستمر. 28

المصطلحات تحتاج إلى رعاية. تستخدم بعض الأدبيات وأوصاف الموردين MMC على نطاق واسع للهياكل المتتالية المعيارية، بما في ذلك تصميمات الوصلات المتسلسلة. ولذلك فإن CHB وMMC ليسا دائمًا علامتين متنافيتين. يجب أن يوضح الوصف الفني الدائرة الفعلية، مثل سلاسل الجسر الكامل أحادية الدلتا أو محول بستة أذرع. 10، 15

4.2 ترتيبات التعويضات والطاقة {#42-compensation-and-energy-arrangements}

STATCOM التقليدي. يقوم المحوّل بتبادل التيار غير الفعال ويحافظ على جهود مكثفه، مع استيراد الطاقة النشطة لتعويض الخسائر. الطاقة المخزنة فيه محدودة.

Hybrid STATCOM. يعمل المحوّل بمكثفات أو مفاعلات إضافية. يمكن للفروع ذات تبديل الثايرستور أو التي يتم تبديلها ميكانيكيًا توسيع النطاق الإجمالي، بما في ذلك المتطلبات السعوية والاستقرائية غير المتماثلة. يتطلب المحوّل والفروع تحكمًا منسقًا. 6

STATCOM المعززة للطاقة. تدعم البطاريات أو المكثفات الفائقة أو أي مصدر طاقة مناسب آخر تبادل الطاقة النشطة بالإضافة إلى الخدمات التفاعلية. يجب تصنيف كل من طاقة المحوّل والطاقة المخزنة القابلة للاستخدام. وعلى هذا الأساس، تميز شركة سيمنز STATCOM العادية عن E-STATCOM المجهزة بالتخزين. 25

STATCOMs التي تتبع الشبكة وتشكل الشبكة. تصف هذه المصطلحات سلوك التحكم. يتزامن التصميم المتبع للشبكة مع الشبكة المقاسة وينظم التيار. يحافظ تصميم تشكيل الشبكة على مرجع الجهد الداخلي مع سلوك مصدر الجهد المقصود. لا تحدد أي من الملصقات في حد ذاتها الطاقة المتاحة أو قدرة التحميل الزائد أو واجب التشغيل المعزول. 25، 26

5. STATCOM مقابل SVC {#5-statcom-versus-svc}

ينظم المعوض الثابت (SVC) الحساسية الفعالة لتركيب التحويلة باستخدام المفاعلات والمكثفات وتبديل الثايرستور أو التحكم فيه. تشمل الفروع النموذجية مفاعلًا يتحكم فيه الثايرستور (TCR)، ومكثفات تبديل الثايرستور (TSC)، والمرشحات التوافقية. ينظم STATCOM تيار المحوّل من خلال تركيب الجهد المتحكم فيه. 5

الجانب	ستاتكوم	الثايرستور التقليدي SVC
المبدأ الرئيسي	محوّل إلكتروني بمصدر جهد خلف مقاومة الاقتران	تحويلة متغيرة
المعدات الرئيسية	صمامات المحوّل والمكثفات والمفاعلات ومعدات التوصيل المرتبطة بها	الفروع والمرشحات التفاعلية التي يتم التحكم فيها/تبديل الثايرستور
الحد السعوي للجهد المنخفض، مبسط	\(Q_{\max}\propto V\) عندما يكون التيار محدودًا	\(Q_{\max}\propto V^2\) عند الوصول إلى الحد الأقصى من الحساسية
السلوك الديناميكي	يتم التحكم فيها عن طريق المحوّل والقياسات والتنظيم وحدود التيار	يتم التحكم فيها عن طريق القياسات والتنظيم واستجابة فرع الثايرستور
اعتبارات توافقية	تبديل الانبعاثات والتصفية النشطة المحتملة؛ دراسة المشروع تبقى ضرورية	تتطلب توافقيات TCR وتفاعل المرشح/الشبكة التقييم
الترتيب المادي	يمكن أن يكون مضغوطًا، خاصة مع التحويل متعدد المستويات	يمكن أن تتطلب الفروع التفاعلية والتصفية مساحة كبيرة		الاختيار لمشروع	تقييم الاستجابة الحالية المطلوبة، ومظروف الجهد، والوظائف، وتكلفة دورة الحياة	تقييم نفس الواجب؛ قد يظل SVC حلاً مناسبًا

تتبع مقارنة الدوائر 2 و 5. يتم دعم مناقشة التخطيط والتصفية بواسطة 6 و7. لا يُفترض هنا وجود وقت استجابة عالمي، أو نسبة التكلفة، أو ميزة الكفاءة.

#

لماذا يهم الفرق أثناء انخفاض الجهد

قم بتطبيع كلا الجهازين إلى خرج سعوي قدره 100 ميجا فولت أمبير عند 1.0 ص. الجهد االكهربى. للحصول على STATCOM مثالي مع 1.0 ص. الحالي متاح،

\[Q_{\mathrm{STATCOM,pu}}=V_{\mathrm{pu}}.\]

بالنسبة لـ SVC عند أقصى حساسية سعوية ثابتة له،

\[Q_{\mathrm{SVC,pu}}=V_{\mathrm{pu}}^2.\]

عند 0.5 ص. الجهد، تعطي هذه الافتراضات 50 MVAr لـ STATCOM و 25 MVAr لـ SVC. هذه هي حدود القدرة المحسوبة؛ فهي ليست نتيجة محاكاة لاسترداد الخطأ. ويعتمد الأداء الفعلي أيضًا على نطاق الجهد المسموح به، والحماية، وتخصيص التيار، وقدرة جهد المحوّل.

المقارنة التكميلية هي محاكاة لاستجابة الخطأ. طارق وزملاؤه يصممون أجهزة تعويض في محطة فرعية معينة؛ يوضح الشكل أدناه نتيجة جهد الحافلة. 32

قد تكون أسماء المنتجات مضللة: SVC Light وSVC PLUS هما اسمان تجاريان يستخدمان في تقنية STATCOM. الكلمات “SVC” في اسم المنتج لا تحدد الثايرستور SVC التقليدي. 6، 7

6. ما هو DSTATCOM؟ {#6-what-is-a-dstatcom}

توزيع STATCOM (DSTATCOM) يطبق تعويض محول التحويل في شبكة التوزيع أو عند اتصال الحمل الصناعي. غالبًا ما تتضمن أهدافها تصحيح معامل القدرة، وموازنة تيار الطور، وتحسين جودة الطاقة. قارن سينغ وسولانكي طرق استخراج التيار المرجعي لتعويض الحمل التفاعلي وغير المتوازن باستخدام عمليات المحاكاة والتجارب. 11يحدد ترتيب الاتصال التيارات التي يمكن للجهاز تعويضها. لا يمكن للمحول ثلاثي الأسلاك أن يضخ بشكل مستقل تيارًا تسلسليًا صفريًا في شبكة من أربعة أسلاك دون مسار إرجاع مناسب. يوفر المحوّل ذو الأربع أرجل مسارًا إضافيًا يمكن التحكم فيه للتيار المحايد؛ قام سريكانثان وميشرا بتحليل مثل هذه DSTATCOM باستخدام المحاكاة. 12

ترتيب آخر يجمع بين VSC ومحول متعرج. قام سينغ وزملاؤه بدراسة هذا التكوين لتوفير مسار تسلسلي صفري وتقليل عبء المحوّل في نظام ثلاثي الطور وأربعة أسلاك. وكان التحقق من صحة المبلغ عنها على أساس المحاكاة. يظل المحوّل والتأريض والتصنيف الحراري والواجب التوافقي أجزاء أساسية من هذا التصميم. 13

وبالتالي فإن “DSTATCOM” يحدد سياق التطبيق أكثر من مجرد دائرة فريدة. ينبغي تحديد أدائها في PCC الفعلي: ما هي تيارات الطور، ومكونات الجهد، والأوامر التوافقية، وأهداف عامل القدرة التي سيتم التحكم فيها، وتحت أي ظروف تحميل؟

قد ينظم تطبيق التوزيع الجهد من خلال خاصية القدرة غير الفعالة المحلية. يوضح الشكل 5 إعداد Q –V الذي استخدمه الرحمن وزملاؤه لوحدة التغذية ذات الجهد المنخفض المزودة بالطاقة الشمسية الكهروضوئية. تم ذكر اتفاقية الإشارة الخاصة بها في التعليق. 33

7. تطبيقات في أنظمة الطاقة الحديثة {#7-applications-in-modern-power-systems}

تتضمن التطبيقات التالية أهدافًا هندسية مختلفة. إن تحقيق هدف واحد لا يؤدي إلى تحقيق جميع الأهداف الأخرى.

التطبيق	المساهمة المقصودة	حد مهم
دعم جهد النقل	الدعم التفاعلي أثناء التغييرات والاضطرابات التشغيلية؛ تحسين استعادة الجهد أو هامش النقل	يعتمد على الموقع والاحتياطي الديناميكي وقيود الشبكة. 3		اتصالات الرياح والطاقة الشمسية	تنسيق جهد PCC وسلوك القدرة غير الفعالة مع أدوات التحكم في المصنع	دراسة التفاعلات مع المحوّلات النباتية والشبكة المحيطة بها. توضح أبحاث STATCOM القائمة على البطاريات أهمية هندسة التحكم. 19
أفران القوس الكهربائي	تعويض الطلب التفاعلي المتغير بسرعة، والوميض، والتيارات غير المتوازنة	تتطلب الوظائف التوافقية وعدم التوازن سعة تيار واضحة. 27
الأحمال الصناعية والتوزيع	تحسين معامل القدرة ومقاييس مختارة للجودة الحالية	تعتمد الطوبولوجيا المطلوبة على التشغيل بثلاثة أسلاك/أربعة أسلاك. 11، 12
دعم مصدر جهد الشبكة الضعيفة	استخدم سلوك تشكيل الشبكة المصمم بشكل مناسب لتحسين استجابة النظام	تظل الحدود الحالية ودراسات التفاعل حاسمة. 21، 25
أحمال الطاقة النشطة المتغيرة بسرعة	يمكن لـ STATCOM المعزز بالطاقة تبادل الطاقة النشطة قصيرة المدى مع توفير الدعم التفاعلي	يتطلب تخزينًا مخصصًا ودورة محددة ومساحة كافية للمحول. 28

هناك مثالان ميدانيان يساعدان في التمييز بين التطبيقات القائمة والعروض البحثية. أعلنت شركة Siemens عن تركيبات SVC PLUS لتشكيل الشبكة في Rheinau، ألمانيا. بشكل منفصل، يصف ملخص AISTech 2024 الذي أعده راسموسن وبيرتيلسون وإلم جهاز STATCOM الذي تم تركيبه في مصنع للصلب في كارديف لتعويض فرن القوس الكهربائي، مع وظيفة تشكيل الشبكة وقياسات جودة الطاقة. هذه هي تقارير الموردين/المؤتمرات الخاصة بالمنشآت؛ فهي لا تبرر نسبة تحسين الأداء الشامل. 25، 27

يجب تقييم التأثير الأوسع لنظام الطاقة مقابل المشكلة الأصلية. يمكن أن يؤدي انخفاض التدفق التفاعلي عند المنبع إلى تقليل التيار، كما يوضح المثال العملي. يمكن أن يؤدي استرداد الجهد بشكل أفضل إلى منع حدوث آلية فشل محددة تعتمد على الجهد. وعلى العكس من ذلك، قد يظل النظام مقيدًا بتوفر الطاقة النشطة، أو التصنيفات الحرارية، أو الحماية، أو أي حالة أخرى من عدم الاستقرار. يتم قياس فائدة اللجنة الإحصائية من خلال نتائج النظام ذات الصلة.

8. خوارزميات التحكم والأوراق التمثيلية {#8-control-algorithms-and-representative-papers}

#

8.1 وحدة التحكم تحتوي على عدة طبقات {#81-a-controller-contains-several-layers}

يجب أن تقرر وحدة التحكم العملية الخدمة التي يجب تقديمها، وحساب أوامر التيار أو الجهد المطلوبة، وتنظيم المحوّل، والحفاظ على حدود التشغيل الداخلية. يجب التمييز بين هذه المهام عند مقارنة الخوارزميات.

يقدم الشكل 6 تطبيقًا واحدًا لوحدة التحكم منشورًا: التصميم المبني على البيانات والذي تم تقييمه بواسطة ريفيرا وزملائه. 34

على سبيل المثال، تعبر معالجة الإطار المرجعي المتزامن عن كميات أساسية متوازنة كقيم ثابتة تقريبًا في محوري \(d\) و\(q\) الدوارين. وهذا يجعل تنظيم PI مناسبًا. استخراج المرجع يحدد طلب التعويض؛ ثم يحاول المنظم الحالي تتبعه. تحافظ وظيفة التحكم في الطاقة المنفصلة على جهد التيار المستمر أو جهد مكثف الخلية. يقوم المغير بتحويل الأوامر إلى إجراءات التبديل.

يشرح هذا التسلسل الهرمي لماذا لا تعد PWM، ومستخرج المرجع التكيفي، ووحدة التحكم الحالية التنبؤية، ثلاثة بدائل قابلة للتبديل. يمكنهم احتلال طبقات مختلفة من نفس النظام. على سبيل المثال، يستخدم جيير وزملاؤه طبقة MPC تليها PWM والتحكم في الموازنة. 15

#

8.2 طرق التحكم: الغرض والأدلة والحدود {#82-control-methods-purpose-evidence-and-limits}

الطريقة أو العائلة	دور وميزة مفيدة	المصدر التمثيلي والأدلة	القضية الرئيسية التي يجب فحصها
PI والتحكم في ردود الفعل الخطية	تنظيم التيار أو الجهد أو الطاقة فيما يتعلق بحالة التشغيل؛ تقديم خط أساس واضح للمقارنة	يقوم Rao وYang وCrow بمقارنة استراتيجيات PI والتغذية الراجعة على نظام نموذجي. 14	الضبط والاقتران والتشبع والأداء بعيدًا عن نقطة التصميم
طرق الطاقة اللحظية والإطار المرجعي المتزامن	استخراج التيارات المرجعية لتعويض الحمل التفاعلي وغير المتوازن	يقارن سينغ وسولانكي كلا الطريقتين واستخراج الأدالين مع المحاكاة والتجربة. 11	الجهد المشوه/غير المتوازن، وتأخير الترشيح، وهدف التعويض المختار
التحكم في تيار التباطؤ	يتتبع التيار مباشرة داخل النطاق	نمذجة DSTATCOM رباعية الأرجل بواسطة سريكانثان وميشرا؛ أدلة المحاكاة. 12	اختلاف تردد التبديل والخسائر وقيود التنفيذ
التحكم النسبي بالرنين والتسلسل	يدعم تتبع التيار الجيبي وأهداف التسلسل المحددة	يقوم تشين وسو بالتحقيق في تعويض التسلسل السلبي بنتائج تجريبية. 17	مقاومة الشبكة، وعبء تيار الطور، والأهداف المتنافسة		التحكم التنبئي النموذجي (MPC)	يتنبأ بسلوك المحوّل ويحسن الأوامر الخاضعة للقيود النموذجية	غاير وآخرون: دراسة STATCOM المعيارية؛ رودريجيز وآخرون: التحكم في CHB منخفض السعة مع التحقق من الصحة في المختبر. 15، 16	دقة النموذج ووقت الحساب والتأخير والجدوى وتنفيذ القيد
التحكم في ردود الفعل المبنية على البيانات	يستمد مكاسب ردود الفعل من بيانات الإدخال/الإخراج المسجلة	ريفيرا وآخرون. قارن وحدة التحكم الخاصة بهم بخط أساس قائم على النموذج في نظام محاكاة مكون من منطقتين وأربعة أجهزة. 34	جودة وتغطية البيانات وافتراضات التصميم والحدود الحالية والتأخيرات والسلوك خارج الحالات المختبرة
التحكم التكيفي غير الخطي	يقوم بتحديث إجراءات التحكم أو المعلمات لمعالجة عدم اليقين النموذجي	يقوم Milasi بتطوير وحدة تحكم STATCOM غير خطية قابلة للتكيف مع الأجهزة داخل الحلقة والتنفيذ التجريبي. 18	نطاق إثبات الثبات والمتانة للتأثيرات خارج النموذج المفترض
التحكم في تشكيل الشبكة	يحافظ على مرجع الجهد الداخلي وسلوك مصدر الجهد المحدد	تشاو وآخرون: مقارنة STATCOM للإشارات الصغيرة/EMT المعتمدة على البطاريات؛ يتم الإبلاغ عن التنفيذ الميداني بشكل منفصل. 19, 27	الحد الحالي، وتوافر الطاقة، والمزامنة، والاسترداد بعد الخطأ

تكون مقارنة الخوارزمية مفيدة فقط إذا كانت القيود قابلة للمقارنة. كتوصية هندسية، قم بمقارنة وحدات التحكم باستخدام نفس المحوّل، والحدود الحالية، وحالات الشبكة، وتأخير أخذ العينات والحساب، ومجموعة الاضطراب، ومقاييس الأداء. الإبلاغ عن وقت التنفيذ والسلوك المقيد بالإضافة إلى تتبع الأخطاء. وتثبت النتيجة المعملية أكثر من مجرد محاكاة لم يتم اختبارها، ولكنها ما زالت لا تثبت الأداء على مستوى جهد أو طوبولوجيا أو نطاق شبكة مختلف.

يحتفظ الشكلان التاليان بنتائج المحاكاة الفعلية التي أبلغ عنها ريفيرا وآخرون: تتبع الجهد ومسار القدرة غير الفعالة PCC المرتبط به. إنها توضح لماذا تحتاج مقارنة وحدة التحكم إلى سلوك الجهد المطلوب والطلب على القدرة غير الفعالة الناتج. 34

#

8.3 الأولوية الحالية والتدلي {#83-current-priority-and-droop}

عندما يُطلب دعم الجهد، والتعويض التوافقي، والتحكم في التسلسل السلبي، وتبادل الطاقة النشطة معًا، فإنهم يتشاركون في أشباه الموصلات والقدرة الحرارية. تأخذ الأبحاث المدركة للتسلسل بشكل واضح هذا العبء الحالي، في حين تعالج MPC المقيدة حدود التشغيل الداخلية. 15، 17

بالنسبة لمنظم التيار غير الفعال المتوازن البسيط، يوجد قانون تدلي توضيحي

\[i_Q^*=\operatorname{clip}\!\left( \frac{v_{\mathrm{ref}}-v}{k_d}, -i_{Q,\max},\;i_{Q,\max}\right),\]

حيث يعني \(i_Q^*\) الموجب دعمًا سعويًا ويحدد \(k_d>0\) المنحدر. وبالتالي فإن الجهد المنخفض المقاس يتطلب تيارًا تفاعليًا أكثر إيجابية حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى. هذا قانون تحكم توضيحي، وليس إعدادًا رقميًا موصى به. يجب أن تقوم وحدة التحكم الفعلية بتنسيق التدلي ونقاط الضبط ومكافحة الرياح وتغييرات الوضع مع المعدات التنظيمية الأخرى.

#

8.4 سلوك تشكيل الشبكة وتقييد الطاقة {#84-grid-forming-behavior-and-the-energy-constraint}

لا يؤدي التحكم في تشكيل الشبكة إلى إزالة الحدود المادية للمحول. يجب أن يحمي محدد التيار الصمامات مع الحفاظ على السلوك المفيد أثناء حدوث اضطراب. يقترح وانغ وشو ولي معاوقة افتراضية متغيرة لـ STATCOM لتخزين الطاقة ويتحققون من صحة نهجهم من خلال عمليات المحاكاة. يجب قراءة هذه النتيجة ضمن حالات الخطأ التي تم اختبارها. 21

بالنسبة للمحول المتوازن، فإن الحد الحالي يعطي الغلاف التقريبي لطرف الشبكة

\[P^2+Q^2\leq\left(\sqrt{3}\,V_{LL}I_{\max}\right)^2.\]

في كل وحدة، مع قواعد ثابتة و\(I_{\max}=1\)، يبلغ نصف قطرها 1.0 عند الجهد الاسمي و0.7 عند 0.7 ص. الجهد االكهربى. هذا مغلف حالي، وليس ضمانًا بأن جميع النقاط مستدامة بقوة. الجهد الإضافي والقيود الحرارية يمكن أن تقلل منه.

توريد 10 ميجاوات لمدة ثانيتين يتطلب على الأقل

\[E=P\Delta t=20\ \mathrm{MJ}=5.56\ \mathrm{kWh}\]

من الطاقة المسلمة. يجب أن يأخذ التخزين الفعلي أيضًا في الاعتبار الخسائر والجهد القابل للاستخدام أو نطاق حالة الشحن والاحتياطي ووقت إعادة الشحن والأحداث المتكررة. بالنسبة للمكثف،

\[E_{\mathrm{usable}}=\tfrac12 C\left(V_{\max}^2-V_{\min}^2\right).\]

وبالتالي فإن الميغاواط المطلوبة والمدة ومعدل التكرار المسموح به هي مدخلات مواصفات منفصلة. لا ينبغي أن يتم تكليف STATCOM العادي بمهام دعم التردد المستمر أو البدء الأسود لمجرد أن وحدة التحكم الخاصة به توصف بأنها مكونة للشبكة. 26، 29

يؤدي التخزين أيضًا إلى تغيير خيارات التحكم المتاحة لتخميد التذبذب. يدرس Tu وLi وXiang تعديل التيار النشط باستخدام بطارية وتعديل التيار غير الفعال بدون بطارية. الشكل 9 يستنسخ تصميم التخميد التكميلي. 30

9. تحديد الحجم والاختيار من خلال دراسات النظام {#9-sizing-and-selection-through-system-studies}

التصنيف الصحيح يأتي من واجب تشغيل محدد. العملية أدناه عبارة عن توليف هندسي. إنه ليس اقتباسًا من المعيار. ويغطي IEEE 1052 المواصفات ذات الصلة ونطاق الدراسة، في حين يقدم NERC وAEMO إرشادات تكميلية لدراسة النظام. 4، 23، 24

الخطوة 1 — تحديد الخدمة المطلوبة وحالات التشغيل

حدد ما يحتاج إلى تحسين: انحراف الجهد، أو استعادة الخطأ، أو التبادل التفاعلي، أو الوميض، أو عدم التوازن، أو التوافقيات، أو تخميد التذبذب. وصف موقع القياس ومعايير القبول. قم بتجميع الحد الأدنى والحد الأقصى للتحميل، وأنماط التوليد، وانقطاعات الخدمة الموثوقة، وحالات الشبكة المستقبلية، وديناميكيات التحميل ذات الصلة. وهذا يمنع التصنيف المحدد لنقطة تشغيل مواتية واحدة من الخلط بينه وبين حل لجميع الحالات.

#

الخطوة 2 — تحديد الموقع وتحديد احتياجات الحالة المستقرة

استخدم تدفق الحمل لمقارنة الناقلات المرشحة ولتحديد المتطلبات السعوية والاستقرائية. تنسيق التحويلات الموجودة وصنابير المحوّلات والمولدات وأجهزة التحكم في المصنع. تقييم الجهد الكهربي/الحساسية التفاعلية وقيود الاتصال العملية. يفحص تحليل Q–V وP–V هوامش مختلفة: الدعم التفاعلي في الناقل وإمكانية التحميل أو النقل. لا يشكل جهد ما قبل الاضطراب المقبول وحده احتياطيًا ديناميكيًا مناسبًا. 3

#

الخطوة 3 - ترجمة MVAr إلى تيار عبر نطاق الجهد

لنفترض أن الخرج السعوي المطلوب هو 30 MVAr عند PCC بجهد اسمي 33 كيلو فولت، ويجب توصيل هذا الخرج عند 0.8 pu. الجهد االكهربى. الجهد المناسب هو 26.4 كيلو فولت

\[I_Q=\frac{30\times10^6}{\sqrt{3}\times26.4\times10^3} \approx656.1\ \mathrm{A}.\]

يتوافق هذا التيار نفسه مع 37.5 ميجا فولت أمبير عند الجهد الاسمي. سيوفر التصنيف الحالي الاسمي 30 MVAr 24 MVAr فقط عند 0.8 pu. تحت تقريب التيار المستمر. الرقم 37.5 ميجا فولت أمبير هو تقدير مكافئ للتيار، وليس تصنيف شراء كامل: جهد المحوّل، والطلب على المحوّل/المفاعل، ومدة الحمل الزائد، ودرجة الحرارة، والخدمات الأخرى، والهامش لا تزال تتطلب التقييم.

حدد حدود التصنيف بشكل صريح. تختلف MVAr عند أطراف المحوّل وصافي MVAr المسلم في PCC لأن المعدات المتداخلة تتبادل أيضًا القدرة التفاعلية. تحتاج الواجبات السعوية والاستقرائية إلى فحوصات منفصلة.

#

الخطوة 4 — التحقق من الاسترداد الديناميكي وتفاعلات التحكم

يمكن للدراسات الديناميكية RMS فحص السلوك الكهروميكانيكي واستعادة الجهد الكهربائي ذي الصلة. تصبح دراسات EMT مهمة حيث تؤثر الضوابط السريعة أو عدم التوازن أو الحد أو الظواهر المتعلقة بالتبديل أو المحوّلات المجاورة بشكل مادي على النتيجة. تتناول إرشادات EMT الخاصة بـ NERC حدود النموذج والأجهزة الديناميكية القريبة وقياس الأداء؛ إن تصنيف المحاكاة “EMT” لا يعني في حد ذاته التحقق من صحة نماذجها. 23تعتبر نسبة الدارة القصيرة (SCR) مفيدة للفحص، ولكن لا يمكن لمقياس واحد أن يصف كل تفاعل تحكم. تستخدم عملية قوة نظام AEMO أداء المصنع التفصيلي وتقييم النموذج. كما تميز إرشاداتها أيضًا وكيل قوة النظام عن الحساب الفعلي لتيار العطل اللازم لدراسات الكسارة والحماية. يعتبر الإجراء الأسترالي مثالاً مفيدًا، وليس قاعدة تصميم عالمية. 24

#

الخطوة 5 - التحقق من جودة الطاقة والحماية وواجب المعدات

تقييم الانبعاثات التوافقية وتشويه الخلفية على ممانعات الشبكة ذات الصلة وحالات التبديل. حيثما ينطبق IEEE 519، استخدم الإطار التوافقي القائم على PCC مع اتفاقية الاتصال المعمول بها؛ لم يتم التأكيد على قيمة THD واحدة هنا كمتطلب عالمي. 22

ثم تحقق من قدرة تيار الطور والتيار المحايد، والتأريض، والعزل، وواجب المحوّلات، والتدوير الحراري، والأخطاء، وتنسيق الحماية. قم بتضمين سلوك المحددات الحالية وحالات المحوّل المحظورة أو التي تم تجاوزها. وضع معايير القبول العددية من متطلبات المشروع الفعلية وقدرات المعدات المتفق عليها.

#

الخطوة 6 - مقارنة البدائل والتحقق من صحة التصميم المحدد

قارن STATCOM مع البدائل التي يمكنها معالجة نفس المشكلة: التحويلات المحوّلة، أو SVC، أو الترتيب الهجين، أو المكثف المتزامن، أو التخزين، أو تعزيز الشبكة، أو التغييرات في عناصر التحكم الموجودة. وتشمل المقارنة المناسبة التكلفة الرأسمالية، والخسائر، والصيانة، والمساحة، والتوافر، ومظروف الأداء المطلوب.

وأخيراً، قم بتوصيل نموذج الدراسة بوحدة التحكم والأجهزة المتوفرة. الموافقة على التحقق من صحة النموذج واختبارات المصنع وفحوصات التشغيل وتسجيل الاضطرابات وعملية تحديث الإعدادات. والتسليم المفيد عبارة عن سلسلة يمكن تتبعها من مشكلة النظام الأصلية إلى الموقع المختار والتصنيف وإعدادات التحكم والسلوك الموضح.

10. المشكلات التي قد تظهر بعد التركيب {#10-problems-that-can-appear-after-installation}

يمكن أن تؤدي إضافة القدرة التفاعلية إلى حل مشكلة واحدة أثناء تقديم تفاعل جديد. ينبغي اختبار المخاطر التالية عند الاقتضاء؛ إنها ليست ادعاءات بأن كل تثبيت STATCOM يختبرها.

مشكلة محتملة	آلية أم قلق	ما الذي يجب فحصه
التحكم في التذبذب	يتفاعل المنظم المضاف مع محول آخر أو PLL أو وضع الشبكة	النماذج المزدوجة، واختلاف نقطة التشغيل، والتخميد، وتنسيق الإعدادات. قوه وآخرون. توثيق حالة الشبكة الضعيفة LCC-HVDC/STATCOM. 20
تشبع الحد الحالي	يتجاوز دعم الجهد المطلوب تيار الطور القابل للاستخدام	الحد من الأولوية، ومكافحة الرياح، والانتعاش، وتيار الصمام العابر. 21		التضخيم التوافقي	يتفاعل سلوك المحوّل/الفلتر مع مقاومة الشبكة وتوافقيات الخلفية	عمليات فحص المعاوقة والانبعاثات ومتطلبات PCC المعمول بها. 22، 23
خلل في الطاقة والمكثفات	طاقة الطور/الخلية غير المتكافئة أو السعة المنخفضة تزيد من الرحلات الداخلية	الفولتية الخلية، وحدود التشكيل، والموازنة، والتشغيل المقيد. 16
تعويض عدم الاتزان غير الكامل	تصحيح هدف تيار أو جهد يزيد من عبء مرحلة أخرى	مقاومة الشبكة وحدود كل مرحلة؛ يجب أن يكون هدف التعويض واضحًا. 17
مسار التيار المحايد غير مناسب	لا يمكن للطوبولوجيا المحددة أن تحمل تيار التسلسل الصفري المطلوب	ترتيبات رباعية أو محولات، وتصميم محايد/تأريض، وواجب الموصل. 12، 13
المبالغة في تقدير خدمة الطاقة النشطة	المدة المطلوبة تتجاوز الطاقة المخزنة القابلة للاستخدام	ميغاواط، والطاقة القابلة للاستخدام، وإعادة الشحن، وواجب الحدث المتكرر. 28، 29

يستحق مثال LCC-HVDC الاهتمام لأنه يجيب بشكل مباشر على ما إذا كان يمكن لـ STATCOM أن يؤثر سلبًا على النظام. يقوم كل من Guo وJiang وZhao بتحليل حالة الشبكة الضعيفة التي يمكن أن تساهم فيها وحدة التحكم في الجهد STATCOM وعناصر التحكم HVDC في عدم استقرار الإشارة الصغيرة. إنهم يحققون في التخميد المنسق الإضافي. الدرس القابل للتحويل هو دراسة النظام المدمج؛ والنتيجة لا تعني أن STATCOMs ضارة بشكل عام بالشبكات الضعيفة. 20

تتبع الفحوصات العملية الأخرى واجب التشغيل المحدد. يحتاج الهجين المدعوم بمكثف إلى سلوك مناسب بعد رفض الحمل. تحتاج منظمات الجهد المتعددة إلى نقاط ضبط وتدلى متوافقة. يمكن أن تؤدي خسائر المحوّل والتبريد الإضافية إلى تعويض جزء من تقليل الخسارة الأولية. يجب أن تستخدم الحماية الاستجابة الفعلية لخطأ المحوّل، بما في ذلك سلوك التسلسل والحظر. هذه هي الفحوصات الهندسية التي تعتمد أهميتها على التثبيت.

11. اتجاهات البحث {#11-research-directions}

تربط الأسئلة البحثية الأكثر فائدة بين التحكم المقترح أو تحسين الهيكل وبين فائدة نظام الطاقة القابلة للقياس وقيود التشغيل الخاصة به.

#

STATCOMs المكونة للشبكة مع حدود واضحة للتيار والطاقة

تتجه الأبحاث إلى ما هو أبعد من تنظيم الجهد الكهربي في الحالة الاسمية نحو السلوك المتحكم فيه أثناء الأعطال، وقفزات الطور، وتشغيل الشبكة الضعيفة، والتعافي. يؤدي التخزين إلى تغيير الخدمات المتاحة، ولكنه يقدم أيضًا أسئلة حول الحجم وإعادة الشحن. يحدد إعلان مجموعة عمل CIGRE B4.107 لعام 2026 حجم التخزين وترتيبات الدوائر وتقييم الأداء والمتطلبات كمواضيع نشطة. وهو يصف العمل الجاري، وليس كتيبًا تقنيًا مكتملًا بالفعل. 29

تحكم مدرك للقيود وسعة منخفضة

تعتبر MPC جذابة حيث تحتاج قيود التيار والجهد المكثف والطاقة الداخلية إلى معالجة منسقة. يقدم رودريجيز وزملاؤه مثالًا تم التحقق من صحته معمليًا لـ CHB STATCOM منخفض السعة والمتصل بالدلتا. أحد الامتدادات البحثية المفيدة هو إثبات أن أي انخفاض في السعة يظل مقبولاً عبر اضطراب أوسع وواجب حراري، مع تأخيرات حسابية واقعية. 16

#

المتانة في ظل الظروف غير المؤكدة والمتغيرة

يوفر التحكم التكيفي طريقًا واحدًا لمعالجة معلمات النموذج غير المؤكدة. يجمع عمل ميلاسي بين الصيغة غير الخطية والتنفيذ التجريبي للأجهزة. يجب أن يميز التقييم الإضافي بين عدم يقين المعلمة التي يعالجها التصميم من التأثيرات غير النموذجية، وأخطاء القياس، وتشبع المحرك. 18

#

التحكم المنسق في الشبكات التي يهيمن عليها المحوّل

تُظهر الأبحاث التي أجريت على STATCOMs المعتمدة على البطاريات وعلى تفاعلات HVDC أنه لا يمكن تقييم نفس الجهاز بشكل مستقل عن شبكته. يتضمن العمل الواعد التنسيق مع وحدات التحكم في محطات الطاقة المتجددة، والمعوضات المتعددة، وغيرها من موارد تشكيل الشبكة عبر ظروف التشغيل المتغيرة. يجب أن تحدد مطالبات تحسين الاستقرار النماذج والاضطرابات ونطاقات المعلمات التي تدعمها. 19، 20

#

خدمات متعددة بسعة تيار محدودة

يتنافس دعم جهد التسلسل الإيجابي، وتعويض التسلسل السلبي، والترشيح التوافقي، وتبادل الطاقة النشطة على سعة الأجهزة. تتمثل مشكلة البحث المهمة في تخصيص هذه القدرة بشفافية أثناء التشغيل العادي والاضطرابات. يوفر التعويض المدرك للتسلسل 17 والتحكم المقيد 16 الأسس ذات الصلة.

#

التحقق الذي يوضح التحسين

كتوصية هندسية، يجب مقارنة الطريقة الجديدة المقنعة بخط أساس تقليدي تم ضبطه بعناية ويجب الإبلاغ عن تأخير التحكم الكامل، والقمم الحالية، وسلوك طاقة المكثف، والاسترداد بعد الحد. تسهل النماذج والأجهزة القابلة للتكرار أو الأدلة الميدانية تحديد ما إذا كان التحسن يأتي من الخوارزمية المقترحة، أو تصنيف مختلف، أو افتراضات أكثر ملاءمة. يجب أن تظل مستويات المحاكاة والتحقق المختبري والتشغيل الميداني محددة بوضوح.

12. ما هي مواصفات المشروع الجيدة التي يجب تحقيقها {#12-what-a-good-project-specification-should-achieve}

تربط مواصفات STATCOM المفيدة بين الخدمة المطلوبة ونطاق التشغيل ودليل الأداء. على سبيل المثال: ما مقدار صافي التيار غير الفعال المطلوب في PCC أثناء انخفاض الجهد المحدد؛ كم من الوقت يجب أن يستمر؟ ما هي الخدمات الأخرى النشطة؟ وكيف سيتم التحقق من الرد.

توضح الأمثلة العملية سبب أهمية هذه الفروق. إن تصحيح حمل 40 ميغاواط من التأخر 0.85 إلى 0.98 يتطلب حوالي 16.67 ميغاواط عند نقطة التشغيل تلك. توصيل 30 ميجا فولت أمبير عند 0.8 ص. يتطلب الجهد تيارًا أكبر مما يشير إليه التصنيف الاسمي 30 ميجا فولت أمبير. تؤدي إضافة واجب الطاقة النشطة إلى تقديم حساب للطاقة بالإضافة إلى حساب تيار المحوّل.

وبالتالي فإن STATCOM الذي تم اختياره جيدًا هو مزيج مدروس من الموقع وقدرة المحوّل والتحكم وتكامل النظام. وينبغي أن يتبع تصنيفها المشكلة التي يجب أن تحلها، ويجب إثبات فوائدها المطالب بها في ظل الظروف التي تهم الشبكة.

المراجع وروابط المصادر

تم التحقق من المصادر في 31 أكتوبر 2026. تجمع القائمة بين الوثائق الفنية الرسمية، وتوجيهات المشغل، والأبحاث الأصلية. المصدر الموصوف على أنه مجردة أو صفحة نطاق يدعم فقط المطالبات المتاحة هناك. يتم استخدام أوصاف الشركة المصنعة لمنتجاتها والتطبيقات المبلغ عنها. جميع الأرقام التسعة مستنسخة من أوراق بحث CC BY 4.0 المحددة في التسميات التوضيحية الخاصة بها. تم استخراج العمل الفني من ملفات PDF المنشورة، واقتصاصه إلى مساحة الشكل، وتحويله إلى SVG دون إعادة رسم المخططات أو إعادة إنشاء منحنيات الاستجابة. تحدد التسميات التوضيحية رقم الشكل المصدر وتحافظ على التمييز بين نتيجة الدراسة والحساب التوضيحي.

[1] ENTSO-E. “المعوض المتزامن الثابت (STATCOM).” تكنوبيديا، 25 مارس 2025. نظرة عامة فنية رسمية .

[2] OPAL-RT. “المعوض المتزامن الثابت (نوع الطور).” وثائق برنامج SPS، تم تحديثها في 15 أكتوبر 2025. وثائق النموذج الرسمية . تختلف علامات الطاقة/التيار الخاصة بها عن اتفاقية الحقن المستخدمة هنا.

[3] NERC. إرشادات الموثوقية: تخطيط القدرة غير الفعالة. ديسمبر 2016؛ يتضمن أخطاء مارس 2017. PDF الرسمية. تستخدم للمبادئ الهندسية، وليس العتبات الإقليمية الحالية العالمية.

[4] IEEE. IEEE 1052-2018: دليل IEEE لمواصفات أنظمة المعوض المتزامن الثابت للإرسال (STATCOM). تم النشر في 19 أبريل 2019. النطاق والحالة الرسمية؛ 2021 خطأ . تمت استشارة النطاق العام؛ لم يتم التأكيد على أي شرط يتعذر الوصول إليه أو متطلب رقمي.

[5] شركة هيتاشي للطاقة. “معوض فار الثابت (SVC).” صفحة التكنولوجيا الرسمية.

[6] شركة هيتاشي للطاقة. “الاتصالات الإحصائية – الهجينة”. الوصف الفني الرسمي .

[7] شركة Siemens Energy. SVC PLUS: STATCOM المتقدم. الورقة الفنية الرسمية (PDF) .

[8] ف. زد. بينج، ج.-س. Lai، J. W. McKeever، و J. VanCoevering. “عاكس متعدد المستويات لمصادر الجهد مع مصادر تيار مستمر منفصلة لتوليد VAr الثابت.” معاملات IEEE على تطبيقات الصناعة، 32(5)، 1130-1138، 1996. DOI: 10.1109/28.536875. مخطوطة ORNL السابقة يمكن الوصول إليها، 1995.

[9] A. Nabae، I. Takahashi، وH. Akagi. “عاكس PWM جديد مثبت بنقطة محايدة.” معاملات IEEE على تطبيقات الصناعة، IA-17(5)، 518-523، 1981. DOI: 10.1109/TIA.1981.4503992؛ ملخص الناشر . ورقة تحويل تأسيسية، وليست دراسة ميدانية لـ STATCOM.

[10] H. أكاجي. “تصنيف ومصطلحات وتطبيق المحوّل التسلسلي متعدد المستويات (MMCC).” معاملات IEEE على إلكترونيات الطاقة، 26(11)، 3119–3130، 2011. DOI: 10.1109/TPEL.2011.2143431.

[11] ب. سينغ وجي. سولانكي. “مقارنة خوارزميات التحكم لـ DSTATCOM.” معاملات IEEE على الإلكترونيات الصناعية، 56(7)، 2738-2745، 2009. DOI: 10.1109/TIE.2009.2021596؛ الملخص المؤسسي.

[12] S. Srikanthan وM. K. Mishra. “نمذجة DSTATCOM المستندة إلى عاكس رباعي الأرجل لتعويض الأحمال.” باوركون 2010. DOI: 10.1109/POWERCON.2010.5666751؛ الملخص المؤسسي.

[13] B. Singh, P. Jayaprakash, T. R. Somayajulu, and D. P. Kothari. “تصنيف VSC مخفض مع محول متعرج للتعويض الحالي في نظام توزيع رباعي الأسلاك ثلاثي الطور.” معاملات IEEE عند توصيل الطاقة، 24(1)، 249-259، 2009. DOI: 10.1109/TPWRD.2008.2005398؛ الملخص المؤسسي.

[14] P. Rao, Z. Yang, and M. Crow. “التحكم في STATCOM لتطبيقات التحكم في جهد نظام الطاقة.” معاملات IEEE عند توصيل الطاقة، 15(4)، 1311–1317، 2000. DOI: 10.1109/61.891520; سجل المؤلف-المؤسسة .

[15] T. Geyer، G. Darivianakis، وW. van der Merwe. “نموذج التحكم التنبؤي لـ STATCOM استنادًا إلى محول معياري متعدد المستويات في تكوين دلتا.” EPE’15 ECCE-Europe، 2015. DOI: 10.1109/EPE.2015.7309148؛ ورقة كاملة مستضافة من قبل المؤلف (PDF) .

[16] E. Rodriguez, R. Leyva, C. Townsend, G. Farivar, H. Dehghani Tafti, and J. Pou. “التحكم المقيد في إحصائيات دلتا منخفضة السعة لجسر H المتتالي: نهج نموذجي للتحكم التنبؤي.” معاملات IEEE على إلكترونيات الطاقة، 36(12)، 14312–14328، 2021. DOI: 10.1109/TPEL.2021.3085880؛ الملخص المؤسسي.

[17] W. L. Chen وY. H. Su. “تعويض التيارات النشطة والمتفاعلة ذات التسلسل السلبي للشبكات غير المتوازنة ثلاثية الطور والتي تخضع لخصائص مقاومة الخط المختلفة.” مجلة IEEE للموضوعات الناشئة والمختارة في إلكترونيات الطاقة، 10(2)، 2528-2538، 2022. DOI: 10.1109/JESTPE.2021.3105197؛ الملخص المؤسسي.

[18] آر إم ميلاسي. “تحكم تكيفي غير خطي لمحول DC-AC ثنائي الاتجاه مع عدم اليقين في المعلمات.” معاملات IEEE على الإلكترونيات الصناعية، 71(8)، 9551-9558، 2024. DOI: 10.1109/TIE.2023.3323703؛ الملخص المؤسسي.

[19] F. Zhao, X. Wang, Z. Zhou, Ł. Kocewiak، وJ. R. Svensson. “دراسة مقارنة لـ STATCOM المعتمدة على البطاريات في أوضاع متابعة الشبكة وتشكيل الشبكة لتحقيق الاستقرار في محطات طاقة الرياح البحرية.” أبحاث أنظمة الطاقة الكهربائية، 212، 108449، 2022. DOI: 10.1016/j.epsr.2022.108449؛ الملخص المؤسسي.

[20] C. Guo وW. Jiang وC. Zhao. “عدم استقرار الإشارة الصغيرة والتحكم التكميلي المنسق في التخميد لنظام LCC-HVDC مع STATCOM في ظل ظروف شبكة تيار متردد ضعيفة.” المجلة الدولية للطاقة الكهربائية وأنظمة الطاقة، 104، 246-254، 2019. DOI: 10.1016/j.ijepes.2018.06.055؛ سجل الناشر .

[21] F. Wang, J. Xu, and G. Li. “استراتيجية تحديد تيار المعاوقة الافتراضية المتغيرة لتخزين الطاقة المكونة للشبكة - STATCOM.” معاملات IEEE عند توصيل الطاقة، 39(6)، 3450–3461، 2024. DOI: 10.1109/TPWRD.2024.3476913؛ مخطوطة المؤلف (PDF).

[22] IEEE. IEEE 519-2022: معيار IEEE للتحكم التوافقي في أنظمة الطاقة الكهربائية. النطاق والحالة الرسمية . يجب تحديد قابلية التطبيق وحدود المشروع للتثبيت.

[23] NERC. إرشادات الموثوقية: الممارسات الموصى بها لإجراء دراسات نظام EMT للموارد القائمة على العاكس. ديسمبر 2024. PDF الرسمية. يتم استخدامه لمنهجية دراسة النظام، وليس كمعيار مشتريات STATCOM.

[24] AEMO. إرشادات تقييم تأثير قوة النظام، الإصدار 2.2، اعتبارًا من 1 يوليو 2024. PDF الرسمية. توجيه NEM الأسترالي؛ متطلباتها المحددة تعتمد على الولاية القضائية.

[25] شركة Siemens Energy. “تشكيل الشبكة لـ HVDC وSTATCOM وE-STATCOM.” الصفحة الرسمية للتكنولوجيا والمشروع.

[26] شركة هيتاشي للطاقة. “تطبيق محولات تشكيل الشبكة لتعزيز الاستقرار في أنظمة الطاقة الحالية والمستقبلية.” 10 أبريل 2026. المادة الفنية الرسمية .

[27] ج. راسموسن، وت. بيرتيلسون، وسي.-ج. Elm. “تنفيذ التحكم في تشكيل الشبكة في STATCOM لتعويض أفران القوس الكهربائي في مصنع للصلب في المملكة المتحدة.” AISTech 2024، 7 مايو 2024. ملخص المؤتمر الرسمي . يحدد الملخص الذي يمكن الوصول إليه عملية التثبيت؛ لا يتم استنساخ النتائج المقاسة التفصيلية هنا.

[28] شركة سيمنز للطاقة. اللجنة الإحصائية الإلكترونية لمراكز البيانات. 2025. الكتيب الرسمي (PDF) . وصف الشركة المصنعة للتطبيق المدعوم بالتخزين.

[29] J. Kivimäki وM. Schütt. “تشكيل الشبكة المتزامنة للمراكز الإحصائية مع وبدون تخزين الطاقة.” CIGRE، 10 سبتمبر 2026. الإعلان الرسمي لمجموعة العمل .

[30] جي تو، واي لي، وجي شيانغ. “التحليل والتحكم والوضع الأمثل للمعوض المتزامن الثابت مع/بدون تخزين طاقة البطارية.” الطاقات، 12(24)، 4715، 2019. DOI: 10.3390/en12244715; ورقة منشورة (PDF). سي سي بي 4.0. مصدر الشكلين 1 و9 في هذه المقالة؛ الشكلان الأصليان 1 و4.

[31] C. Xu, J. Chen, and K. Dai. “مخطط تعديل عرض نبضة دوران الناقل على مراحل لموازنة الطاقة النشطة الديناميكية للوحدات النمطية في الاتصالات الإحصائية المتتالية على الجسر H.” الطاقات، 13(5)، 1052، 2020. DOI: 10.3390/en13051052; ورقة منشورة (PDF). سي سي بي 4.0. مصدر الشكلين 2 و3 في هذه المقالة؛ الشكلان الأصليان 4 و1.

[32] H. Tariq, S. Czapp, S. Tariq, K. M. Cheema, A. Hussain, A. H. Milyani, S. Alghamdi, and Z. M. S. Elbarbary. “تحليل مقارن لأجهزة تعويض القدرة غير الفعالة في محطة فرعية كهربائية حقيقية.” الطاقات، 15(12)، 4453، 2022. DOI: 10.3390/en15124453; ورقة منشورة (PDF). سي سي بي 4.0. مصدر الشكل 4 في هذه المقالة؛ الشكل الأصلي 10. الاستجابة المستنسخة هي محاكاة للمحطة الفرعية النموذجية.

[33] O. Rahman, D. Robinson, and S. Elphick. “التخفيف من تأثير الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مغذيات التوزيع الشعاعي ذات الجهد المنخفض ذات الأربعة أسلاك من خلال إدارة القدرة غير الفعالة باستخدام STATCOMs.” إلكترونيات، 14(15)، 3063، 2025. DOI: 10.3390/electronics14153063; ورقة منشورة (PDF). سي سي بي 4.0. مصدر الشكل 5 في هذه المقالة؛ الشكل الأصلي 11. تنتمي إعدادات التدلى المستنسخة إلى دراسة وحدة تغذية تلك الورقة.

[34] د. ريفيرا، د. غيلين، ج. سي. مايو-مالدونادو، ج. إي. فالديز-ريسينديز، وجي. إسكوبار. “تعزيز الأداء الديناميكي لشبكة الطاقة عبر التحكم المستند إلى بيانات STATCOM.” الرياضيات، 9(19)، 2361، 2021. DOI: 10.3390/math9192361; ورقة منشورة عبر مستودع جامعة شيفيلد (PDF). سي سي بي 4.0. مصدر الأشكال 6-8 في هذه المقالة؛ الأشكال الأصلية 3 و6 و8. النتائج عبارة عن محاكاة لنظام اختبار مكون من منطقتين وأربع آلات.