同步信号对可控串补在单相接地故障时的影响及控制对策研究

通过计算机数值仿真和动模实验及理论分析，研究了分别选取线路电流i和电容电压uc两种不同的同步信号时对可控串补（TCSC）装置在系统发生单相接地短路故障时的影响，以线路电流i作为同步信号易使单相接地短路故障时线路电流出现严重直流分量和严重扭曲现象。以电容电压uc作为同步信号时，故障后系统中未出现明显直流分量，但出现明显的低次谐波。采用线路电流的基波分量作为TCSC的同步信号较为合适，其优点是消除了同步信号中的直流分量和谐波分量，使同步信号相位起点不发生偏移，可使系统稳定运行，提出了有效控制对策，缩短了故障时的调节时间，消除了故障时的不良影响，提高了系统的暂态稳定控制特性。     

以电容电压过零点为同步信号的可控串补装置触发脉冲特性的分析

在以电容电压为同步信号的可控串联补偿装置(TCSC)中,由于存在电容器、电抗器等储能元件,因此在通过改变晶闸管触发角调整TCSC的运行工况时,电容电压过零点不能由原稳定运行状态立即达到新的稳定运行状态,这势必会影响TCSC的阻抗调节特性.文中给出了这种TCSC装置在计及电抗器电阻时的电容电压表达式,研究了TCSC运行在感性区、晶闸管触发角跃变时电容电压过零点的变化规律,并对TCSC在暂态、稳态过程中的电容电压过零点的振荡特性进行了深入分析.     

SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。     

可控串补动模装置研制及阻抗特性研究

提出了可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)动模装置的设计方案，给出了系统接线及主电路配置，并介绍了系统核心部分即控制保护系统的实现。利用数值仿真程序和所研制的动模装置对TCSC的稳态及动态阻抗特性进行了研究，重点分析了以电容电压和线路电流作为同步信号时的阻抗阶跃特性。提出闭环阻抗控制，用以改善以电容电压为同步信号时TCSC的阻抗阶跃特性。通过动模试验对其结果进行了验证。     

基于暂态稳定控制的TCSC装置特性研究

应用数字仿真（EMTDC/PSCAD）和动态模拟实验（15 kvar物理模型）对比研究了超高 压可控串联补偿（TCSC）与电力系统暂态稳定控制有关的一些重要的动态特性。通过数字和 物理 仿真分析了不同同步信号（电容电压同步和线路电流同步）、不同控制模式（阻抗开环和阻 抗闭环控制）对TCSC装置动态品质的影响;提出并实现了TCSC装置硬件阻断（block）与旁 路（bypass）工作模式。提出了TCSC在容性与感性区间内实用的平稳转换两步骤方法,以及 避免故障下TCSC失控和减小电容器直流分量的控制策略。     

基于综合同步信号控制方式的TCSC仿真与动模实验

在中国东北地区伊敏—冯屯高压输电线可控串补(TCSC)动模实验装置特性研究的基础上,进一步研究了分别以线路电流和电容电压作为同步信号时,在区域跳变及单相接地短路故障时TCSC装置的工作特性。提出了基于综合同步信号的控制方式,以及分相闭环控制和在综合同步信号控制方式下的关断(block)与旁路(bypass)控制对策,并进行了必要的理论分析和数值仿真及动模实验。结果表明所提出的控制方式改善了动态控制性能,进一步提高了控制精度。     

TCSC对发电机组次同步谐振阻尼特性影响研究

采用基于时域仿真实现的复转矩系数法—测试信号法研究了含有可控串补(TCSC)的电力系统中的次同步谐振(SSR)阻尼特性。采用 IEEE SSR第一标准测试系统模型,将其中部分固定串补电容改造为 TCSC。TCSC采用3种闭环控制方式如恒电流、恒功率及阻尼功率振荡控制。通过频率扫描计算出发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线,分别研究了开环控制和3 种不同闭环控制方式下 TCSC导通角对电气阻尼特性的影响。结果表明,不论在何种控制方式下,相对于固定电容串补,TCSC都能大大减小谐振点附近的电气负阻尼;TCSC的导通角对阻尼特性有很大影响,TCSC运行在较大导通角时可有效减小谐振点附近的电气负阻尼。     

基于开关函数模型的TCSC电容电压过零点特性研究

TCSC电容电压的过零点特性对其工作过程有着显著的影响,这主要体现在TCSC的暂稳态特性、工作区域转换、特殊触发策略的采用以及同步信号选择等几个方面。该文基于TCSC的开关函数模型并借助MATLAB仿真工具,提出了研究电容电压过零点特性的数字仿真方法。通过数字仿真,分析了电容电压过零点特性对暂稳态过程、工作区域转换的影响;指出了采用特殊触发策略和不同同步信号的必要性,讨论了TCSC电感支路的通态等值电阻对阻抗控制的影响。研究结果表明,TCSC电容电压的过零点特性比较全面地反映了TCSC的其他特性,可作为研究其他特性和TCSC控制策略的基础。     

基于开关函数模型的TCSC电容电压过零点特性研究

TCSC电容电压的过零点特性对其工作过程有着显著的影响,这主要体现在TCSC的暂稳态特性、工作区域转换、特殊触发策略的采用以及同步信号选择等几个方面.该文基于TCSC的开关函数模型并借助MATLAB仿真工具,提出了研究电容电压过零点特性的数字仿真方法.通过数字仿真,分析了电容电压过零点特性对暂稳态过程、工作区域转换的影响;指出了采用特殊触发策略和不同同步信号的必要性,讨论了TCSC电感支路的通态等值电阻对阻抗控制的影响.研究结果表明,TCSC电容电压的过零点特性比较全面地反映了TCSC的其他特性,可作为研究其他特性和TCSC控制策略的基础.     

基于ARENE软件的TCSC特殊触发方式研究

可控串补(TCSC)相对于固定串补的优势在于它可以快速灵活地调整线路阻抗以响应系统运行变化且不会引起次同步谐振(SSR),而能否准确地触发TCSC则是实现其阻抗控制的关键所在.研究表明,对TCSC采用常规的相控触发方式无法实现正常的旁路及闭锁工作模式,因此有必要对TCSC的触发方式进行研究.在研究前人成果的基础上提出一种适合于软件仿真的实现TCSC旁路及闭锁的特殊触发控制方式.仿真结果表明,该触发方式不依赖于同步信号,可靠稳定,能够准确实现旁路及闭锁工作模式.这对系统的暂态稳定控制至关重要.     

TCSC模糊PID控制器的研究

控制器的优劣将直接影响FACTS(灵活交流输电系统)性能的发挥,因此,对控制系统的研究一直是FACTS技术的重点,可控串联补偿也不例外。文章总结了当前TC-SC(可控串联补偿)稳定控制策略与阻抗控制研究现状的基础,结合TCSC的基本运行特性及阻抗调节特性,在研究模糊控制以及PID控制基本理论的基础上,设计了TCSC的模糊自适应整定PID的阻抗控制器,克服了传统PID控制的不足,具有较强的鲁棒性,提高了控制质量。     

与RTDS互联的TCSC物理模拟装置研制

介绍了一种与实时数字仿真器RTDS（Real Time Digital Simulator）互联的可控串联电容补偿器TCSC(Thyristor-Controlled Series Capacitor)物理模拟装置,针对RTDS的实际情况设计了系统接口,使得两者可以结合形成闭环的混合仿真系统。该装置具有人机界面友好、便于监控的特点,而且其控制电路和程序设计模块化,易于进行功能扩展。在装置研制的基础上,进行了基本运行方式以及阶跃响应试验,所得结果与理论分析基本一致。装置的成功研制,为更深入研究TCSC及其控制器的动态特性和控制策略提供了良好的实验平台。     

低压配用电系统两级无功补偿控制研究

为了提高低压配用电系统中的功率因数、降低线损、稳定用户端电压,提出了一种多DSTATCOM快速动态静止型无功补偿与TSC无功补偿相结合,DSTATCOM采用固定电容容量调节其两端电压频率的方法实现无功补偿的调节。采用该方法能够实现快速无级的动态补偿,TSC实现有级无功补偿,把二者结合在一起实现了大容量无功补偿的无级调节,并分析了系统的控制原理及控制策略。两级无功补偿系统具有体积小、成本低、动态响应快等特点。通过实验验证了该方法的可靠性和实用性。     

考虑阻抗双解现象的可控串补模式切换控制方法

可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的模式切换对电力系统的稳定控制具有重要意义。TCSC阻抗双解现象的存在对其模式切换提出了更高的要求,单一改变触发角的方法无法实现模式切换。在考虑阻抗双解现象影响的基础上,提出了一套相应的TCSC模式切换控制方法。通过强制晶闸管支路电流与线路电流同步,实现由容性区到Bypass模式的切换;在由容性区到感性微调模式切换的过程中提出了晶闸管条件触发的方法,即当线路电流和电容电压满足同向条件时晶闸管才触发导通。同时为及时向切换控制提供线路电流同步信号,提出了一种预测电流过零的新方法。数字仿真及动模实验结果表明,提出的切换方法能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好。     

描述可控串补装置暂态特性的数学模型

用拓扑建模法建立了能描述可控串补暂态全过程的数学模型,得出暂态响应时间计算公式。通过该模型可了解可控串补的暂态机理,分析响应时间的影响因素,可分析装置参数对暂态特性的影响,数字仿真证明了所建模型的正确性。此外,文中所用的分析方法对同类型电路的建模和特性分析有一定的参考意义,并可为优化可控串补的控制提供模型模拟。     

多可控串补自适应协调控制设计

采用多可控串联补偿器（thyristor controlled series compensation,TCSC）联合运行可提高线路功率传输能力,但多TCSC联合运行时所存在的交互影响可能导致系统暂态稳定性下降。设计一种新的自适应控制方案,动态自适应调整多个TCSC联合运行时的参数,以规避多TCSC的负交互影响。利用能量函数分析多TCSC协调控制规律,然后通过微分观测器引入微分信号,再将专家控制和神经网络引入自适应控制,动态调整PID（proportion integral differential）参数。通过在一个装设2台TCSC的4机2区域系统的仿真验证,并和PI控制、BP-PI控制进行对比,结果表明,所设计的自适应控制器在提高系统暂态稳定性方面,具有一定的优越性。     

可控串联电容补偿器的负阻尼特性研究

由于在暂稳控制器的设计中通常将可控串联电容补偿器(TCSC)处理为带限幅器的一阶惯性环节,而忽略了电力系统动态行为对TCSC脉冲触发过程影响以及装置动态响应特性的研究.文中建立了装有TCSC的电力系统的扩展Phillips Heffron模型,通过分析TCSC对系统同步和阻尼转矩的贡献,给出了在开环定触发角控制下TCSC表现为负阻尼特性的解析解.基于NETOMAC的数字仿真结果验证了模型分析的正确性,同时指出通过合适的底层控制策略可以减弱和消除负阻尼,有效地改善 TCSC的动态响应特性.     

用TCSC提高西北电网暂态稳定极限的研究

就西北电网西电东送问题中可控串联补偿的应用效果做了仿真研究；介绍了晶闸管可控串联补偿(TCSC)的结构及运行方式、稳态和暂态数学模型。通过大量仿真计算的结果对比，给出了关于TCSC安装位置、容量、控制器结构及其参数取值的建议。仿真计算表明，采用TCSC能大幅度提高西北电网西电东送的能力，是根本解决西电东送瓶颈问题的一种可行的方法。本文所采用的控制策略对提高系统的暂态稳定性效果非常明显。     

TCSC的动态基频阻抗特性分析

TCSC的动态基频阻抗特性分析对研究含TCSC线路上的线路保护的特性具有重要意义。采用数值仿真分析的方法,详细研究了TCSC动态基频阻抗与滤波器、触发角、故障条件下TCSC是否旁路、短路时刻及短路地点等多种因素的关系,认为在选定滤波器的条件下,TCSC对故障的应对方式是影响动态基频阻抗变化规律的最重要因素。