含静止同步串联补偿器的电力系统电压稳定性奇异值分析法及指标计算

提出了一种静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)混合模型,推导了电力系统中加入SSSC模型后的潮流方程。在潮流计算和奇异值分解的基础上,构建了基于SSSC混合模型和奇异值分解的电压稳定性弱节点判别指标及最危险负荷增长方式指标。利用奇异值分析法,深入分析了在负荷平均增长和最灵敏节点负荷增长2种情况下,SSSC对电力系统电压稳定性的影响。研究了采用弱节点判别指标和最危险负荷增长方式指标确定系统最薄弱节点和负荷增长最快节点的方式。证明了在系统最薄弱节点和负荷增长最灵敏节点线路中加入SSSC后能提高电力系统电压稳定性。对IEEE14节点系统进行了仿真计算,验证了所构建的SSSC混合模型以及2个电源稳定性分析指标的可行性、有效性和适用性。     

计及静止同步串联补偿器的线路P-Q曲线电压稳定分析

提出了一种新的静止同步串联补偿器(staticsynchronous series compensator,SSSC)的恒功率控制模型,并将此模型运用于电力系统潮流计算中。仿真计算了IEEE-14节点系统在安装SSSC前后的有功、无功损耗变化;在线路的P-Q约束条件下,推导了一种新的基于线路P-Q曲线的电压稳定计算公式,得出了相应的电压稳定指标,计算分析了SSSC安装前后对电压稳定的影响。通过仿真和计算分析可以得到,安装SSSC后能明显地改善系统的电压稳定。与其他方法相比,文中所提方法具有快速简洁的优点,进而具备一定的实际应用价值。     

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器（SSSC）的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。     

基于SSSC装置的系统可用输电能力研究

可用输电能力(ATC)是衡量互联电网安全性与稳定性的重要指标,而灵活交流输电技术(FACTS)是提高系统可用输电能力的有效途径。以提高可用输电能力为目的,将静止同步串联补偿器(SSSC)引入互联电力系统。首先利用功率注入法,建立SSSC的稳态数学模型,然后基于最优潮流法,将SSSC的功率注入模型加入潮流方程,建立了计及SSSC的可用输电能力计算模型,并采用原对偶内点法对其进行求解。为了确定装置的安装位置,利用特征结构分析法,根据最小模特征值对控制变量的灵敏度系数来选择最有利于提高输电能力的SSSC安装位置。利用IEEE-30节点系统进行仿真计算,结果显示安装SSSC后互联系统间的传输容量得到提高,稳定裕度也得到提升,合理地配置SSSC可以有效提高系统的可用输电能力。     

基于SSSC的特征结构分析法判别电压稳定性

详细推导了系统中加入SSSC模型后的潮流方程。利用特征结构分析法,深入分析了在负荷平均增长和最灵敏节点负荷增长两种情况下,SSSC对电力系统电压稳定性的影响。确定系统最薄弱节点和负荷增长最快节点的方式。论证了在系统最薄弱节点和负荷增长最灵敏节点线路中加入SSSC后能对提高系统的电压水平和电压稳定性起到良好的改善作用。对IEEE14节点系统进行了仿真计算,验证了所构建的SSSC混合模型的可行性、有效性和适用性。     

计及TCSC的电压稳定性灵敏度指标计算

鉴于电力系统中日益出现的动态无功不足而导致的电压稳定性问题,基于潮流计算法,将可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)的稳态模型加入到潮流方程中,推导出带有TCSC的雅可比矩阵,并将其用于计算电压稳定性灵敏度。在此基础上,用灵敏度指标对比计算和分析了TCSC安装前后整个系统和TCSC安装节点的电压稳定性,结果表明,安装TCSC后的电压稳定性灵敏度指标有较大改善。运用电力系统分析工具PSAT1.3.4对WSCC-3机9节点系统进行仿真,结果再次验证了文中方法的正确性、有效性和可行性。     

SSSC的选址及网损优化研究

为提高电力系统运行的可靠性和经济性,引入线路有功潮流性能指数,采用有功过负荷的严重程度作为指标,根据SSSC参数对其产生影响的灵敏度系数大小来确定SSSC最佳安装地点.建立以有功损耗最小的含SSSC的网损优化数学模型,将SSSC以等效注入功率模型加入到等式约束条件中,将模拟退火引入到改进粒子群算法中进行网损优化控制变量的获取,增强了全局搜索能力.以标准IEEE-14节点为例进行计算,验证了模型和算法的有效性.     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

静止同步串联补偿器的机电暂态建模

提出了一种适用于大规模电力系统暂态稳定性分析的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机电暂态建模方法。该方法通过合理假设,根据SSSC的数学模型和机电暂态特性,在考虑SSSC直流电压动态过程的前提下建立了SSSC的机电暂态模型。首先,根据SSSC的对外特性建立SSSC的交流侧模型;其次,根据SSSC的自身约束,通过合理假设建立SSSC的直流侧模型;在此基础上,模块化设计了其控制器模型和调制环节模型。仿真结果表明,该模型能较好地呈现SSSC的动态特性,适用于SSSC接入大规模电网时分析其对电力系统暂态稳定性的影响。     

利用SSSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

研究了电力系统低频振荡及其产生机理,并理论分析了静止同步串联补偿器(SSSC)对抑制电力系统低频振荡的作用。建立包含SSSC的单机无穷大系统的数学模型,推导该模型的非线性动态方程。利用在稳定运行点线性化的方法,以SSSC输出电压的相角和幅值调制系数为控制变量,设计了SSSC的暂态控制器,并将其用于提高系统阻尼,抑制电力系统低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建包含SSSC的单机无穷大系统及暂态控制器的模型进行仿真验证,结果表明理论分析的正确性以及所提出的暂态控制策略的有效性。     

Optimal control schemes for SSSC for dynamic series compensation

This paper presents two novel control schemes for static synchronous series compensator (SSSC) for dynamic series compensation and voltage regulation. The SSSC model comprises a harmonic neutralized multilevel 48 pulse voltage source converter. This paper investigates two novel control schemes for optimal series compensation, which are indirect control (constant reactance control) and direct control (constant voltage control) using pulse width modulation (PWM) switching techniques. The proposed model of SSSC within the power system is performed in Matlab/Simulink using the power system blockset. The performance of the SSSC schemes connected to the 230 kV grid is evaluated in both capacitive and inductive modes of operation under load excursions. The operation of the proposed controllers is also tested in a weak power in order to compare their performance for securing SSSC stability in response to system contingencies.     

SSSC非线性控制的直接反馈线性化方法

考虑了静止同步串联补偿器（SSSC）的逆变器输出交流侧电压幅值和相位的动态调节过程及其直流侧电容电压的动态变化过程，建立了SSSC的的三阶动态模型，并用直接反馈线性化方法设计了SSSC与发电机励磁的协调非线性控制器，由于采用了动态反馈补偿，因而所设计的控制器对系统运行方式的变化具有很强的鲁棒性，该文还利用MATLAB的动态仿真环境Simulink及其S＿Function编程技术建立了相应控制系统的仿真模型，并基于该模型对系统的暂态行为以及输电线路有功功率的调节过程进行了仿真，仿真结果表明，所设计的控制器能有效地对线路有功功率进行控制，并能显著地改善电力系统的暂态稳定性。     

基于级联多电平逆变器的静止同步串联补偿器仿真研究

近些年来,阶梯波调制方法在高电压、大容量多电平逆变器中得到了广泛的应用。本文首先介绍了一种在线计算触发角的方法,它只需要进行几个三角函数的计算就可以求出触发角,计算简单快速。然后将其在5H桥级联逆变器中得到了实现,并提出了逆变器H桥触发角的循环控制策略。同步静止补偿器(SSSC)是灵活交流输电控制器的一种,它可以调节系统阻抗,控制系统潮流和提高系统稳定性,具有良好的性能。文中把前面得到的逆变器模型应用到了SSSC中,并提出了相应的SSSC控制策略。最后在EMTDC/PSCAD中对提出的SSSC仿真模型进行了仿真验证。仿真结果表明,无论运行在感性模式还是容性模式,文中提出的SSSC模型都是合理的。     

Improvement of synchronizing power and damping power by means of SSSC and STATCOM: A comparative study

This paper examines the influence of Static Synchronous Series Compensator (SSSC) and STATic synchronous COMpensator (STATCOM) on the synchronizing power and damping power of a single-machine infinite bus system. The main function of SSSC is to compensate for the voltage drop across the impedance transmission line while the STATCOM provides voltage support at the point of connection at the transmission line. Beside their main function, SSSC and STATCOM can also be used to improve the synchronizing power and damping power, which in turns improve the small signal stability of power systems and thus more power can be transmitted. The SSSC has two modes of operation: (1) constant reactance mode and (2) constant quadrature voltage mode. It was shown that SSSC provides higher synchronizing and damping powers when operated in constant reactance mode than constant quadrature voltage mode. Comparing SSSC with STATCOM, the SSSC, in constant reactance mode, has been found to provide higher synchronizing and damping powers than the STATCOM. However, the STATCOM provides higher synchronizing and damping power than the SSSC when it operates on constant quadrature voltage mode.