TCSC及其主动阻尼控制对次同步谐振的抑制

可控串联电容补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)能够控制串联电容器与汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。对TCSC抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的2种不同方法,即自然抑制和主动抑制,进行了分析和对比,设计了次同步阻尼控制器,研究了TCSC在不同触发角下及附加了阻尼控制器的主动抑制下对次同步谐振抑制的效果,通过PSCAD/EMTDC对这些方法进行时域仿真发现,2种方法均能有效抑制SSR,而主动抑制的效果更好一些。     

基于TCSC的混合串补抑制次同步振荡的研究

研究了一种基于可控串补(TCSC)的混合串补(HTCSC)抑制次同步振荡的新方法。与三相TCSC相比,该方法只在单相上接TCSC,减少了2/3的晶闸管数量,降低了成本及控制难度。采用同步电压反转(SVR)控制方法,并设计出主动阻尼控制器。时域仿真结果表明,采用基于SVR方法的主动阻尼控制器后,HTCSC能有效抑制由线路串补度不合理引起的次同步振荡问题,且短路故障后的电压不平衡度稳态值能满足国家标准的限值要求。     

TCSC次同步谐振附加阻尼控制器

针对晶闸管控制的串联补偿电容器(TCSC)无法彻底消除系统次同步谐振(SSR)的问题,基于相位补偿原理设计了TCSC的附加阻尼控制器.通过对发电机转速差信号进行适当的放大和移相,产生附加控制信号来调节TCSC的触发角,使TCSC能够在整个次同步频段提供正的电气阻尼来抑制次同步谐振.基于IEEE SSR第一标准测试系统的...     

混合串联补偿装置抑制次同步谐振的研究

分析了由静止同步串联补偿器(SSSC)与固定串联电容器(FSC)组成的混合串联补偿装置(HSC)的原理,研究了HSC安装位置和补偿容量配比对发电机电气阻尼特性的影响。结果表明,在不采用主动阻尼控制时,HSC自身能够缓解但不能从根本上解决次同步谐振(SSR)问题。提出了SSSC主动阻尼SSR的控制机理,即通过对SSSC的电压参考值(电抗参考值)进行次同步频率调制,控制其输出电压的幅值和相位使其在系统中产生大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在发电机中产生对应模态的阻尼扭矩,实现主动阻尼SSR的目的。设计了主动阻尼控制器,提出了其参数整定方法。复转矩系数法和时域仿真法结果表明,采用主动阻尼控制后,HSC能够有效地抑制SSR。     

采用主备方式的TCSC次同步振荡附加阻尼控制策略

为能完全可靠地抑制次同步振荡(SSO),有必要研究可控串联补偿(TCSC)对SSO的主动抑制策略,为其本身已有的对SSO的自然抑制作用增加保障.文中通过分析抑制SSO的原理,提出一种主动阻尼控制策略--TCSC次同步振荡附加阻尼控制.该控制通过测量远端或本地具有振荡特征的信号,利用相位补偿原理,结合TCSC原有控制提供附加电磁转矩,增大电气阻尼;并以基于远端转速偏差信号的阻尼控制为主,以基于本地电气量信号的控制为备用,从而兼顾阻尼效果和控制可靠性.针对某一实际串联补偿系统,通过小干扰稳定分析和时域仿真,比较TCSC附加阻尼控制加入前后的振荡变化、不同输入信号对阻尼效果的影响以及有无备用控制的区别.结果表明基于该控制原理,无论采用远端信号抑或本地信号,系统阻尼均得以增强;就阻尼效果而言,远端的转速偏差信号明显优于本地的功率偏差信号.     

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。     

TCSC的相不平衡混合串补模式原理及其抑制SSR的SSDC参数设计

正基于可控串联补偿(TCSC)的相不平衡理论研究了利用混合串联电容补偿结构进行次同步谐振(SSR)的抑制,详细分析了相不平衡抑制SSR的原理。这种结构是在三相中的两相采用固定电容进行补偿,在第三相用固定电容和TCSC串联补偿。其本质旨在减少电气和机械间的能量交换,并用测试信号法与固定串补模式的电气阻尼特性进行了对比验证,证明了其具有抑制SSR的能力,但由于提供阻尼不足系统仍会发生SSR。对此基于极点配置设计了附加次同步阻尼控制器(SSDC),最后在IEEE第一标准测试系统上进行仿真,证明了该结构和设计的控制器能很好的抑制SSR。此外,因其所需设备是传统的1/3,能减少经济投入。     

TCSC次同步谐振阻尼控制器设计

输电线路采用串联电容补偿存在引起电力系统次同步谐振的危险,TCSC常用来解决这一问题。基于提升系统电气阻尼的思想,设计了TCSC附加阻尼控制器,该控制器针对分模态控制方法存在的不足进行了改进。基于IEEE SSR第一标准测试模型的分析表明改进后的控制器能将系统在几乎整个次同步频段内的电气阻尼提高为正,从而消除了该频段内的SSR危险。     

可控串联补偿装置对次同步谐振的影响研究

本文介绍了晶闸管控制的串联补偿电容器(TCSC)的基本工作原理,通过TCSC次同步频率下的阻抗特性分析了TCSC抑制次同步谐振(SSR)的机理,并通过计算一实际电网系统特征根验证了结论的正确性。     

统一潮流控制器附加阻尼抑制次同步谐振的理论与仿真

随着串联电容补偿输电的推广应用,中国电力系统面临着严峻的次同步谐振(SSR)问题。针对SSR问题,文中基于采用电流控制模式的统一潮流控制器(UPFC),提出了一种UPFC附加阻尼控制抑制SSR的方法;首先选择了附加阻尼控制信号接入UPFC控制器的位置,然后设计了UPFC附加次同步阻尼控制器(SSDC),并推导了其抑制系统SSR的机理,且所设计的SSDC采用了模态分离控制以达到抑制多模态SSR的目的。最后,综合利用复转矩系数和时域仿真的方法,对所设计的UPFC装置SSDC抑制SSR的有效性进行了分析和仿真。结果表明,所设计的SSDC在有效抑制SSR的同时,不会影响系统和UPFC装置的正常运行。     

含有可控串联补偿电容的电力系统次同步谐振研究

根据采用复数力矩系数法分析同步振荡要求,在分析ＴＣＳＣ的物理特性的基础上,建立了可控串联补偿电容（ＴＣＳＣ）的数字模型,推导出适用于复数力矩系数不地的ＴＣＳＣ的复频域等效端地纳矩阵,在此基础上可方便地利用复频域扫描法分析ＴＣＳＣ对电力系统交仙步谐振的影响。对１个２机５节点系统用所提方法进行了次同步谐振分析,同时进行了全时域数字仿真数字仿真结果验证了所提方法的有效性。     

Calculation of damping torque of power systems compensated with TCSC

The thyristor‐controlled series capacitor (TCSC) is being developed to improve the transmission capability of power systems. The TCSC is thought to compensate transmission line reactance without causing subsynchronous resonance (SSR). However, in order to evaluate its effect quantitatively, we must calculate the frequency response of the generator damping torque. Simulations need a long computing time, and it is hard to choose the frequency freely. In this paper, we propose a method of analytically calculating the damping torque. First, when a generator rotor oscillates at some frequency, two voltage components appear. We analytically calculate the damping torque from small current variations due to the voltage components. The damping characteristic changes depending on the method of firing thyristors. The best characteristic is obtained when triggering with reference to the fundamental wave of TCSC voltage or current is used. By choosing an appropriate firing angle, we can drastically reduce negative damping by the TCSC. The damping characteristic is closely related to the system impedance. The fact that the TCSC has large resistance in the 0 to 60 Hz range helps significantly in improving the characteristic. Lastly, numerical simulations of SSR are used to examine the validity of our investigation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(1): 39–49, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10068     

TCSC的次频阻抗特性

在假设可控串联补偿（TCSC）两端电压中工频分量和次频分量能够解耦的条件下,推导出了当在TCSC的基波电压上叠加一个微小的次同步频率分量电压的情况下,TCSC等效次频阻抗表达,式此基础上,分析了TCSC抑制次同步谐振的机理,分析表明,TCSC对次同步频率分量呈现正电阻特性,共抑制SSR的机理在于电阻效应和电感效应等的综合作用。仿真结果证实了 频模型分析结果的正确性。     

TCSC对电力系统次同步谐振的影响

以IEEE次同步谐振第1标准模型为研究对象,采用扫频和时域仿真相结合的复转矩系数法,从系统阻尼特性的角度分析了系统发生SSR的危险性,并用时域仿真法验证了该方法的正确性.在系统中加入TCSC,通过对电气阻尼特性的深入研究,发现在一定的条件下,TCSC使系统的电气谐振点发生了偏移,从而破坏系统发生SSR的条件;但是TCSC运行在较小导通角时,可能引起系统负阻尼频带加宽的现象,从而引起系统的次同步振荡,并通过时域仿真验证了该现象的危险性.讨论了TCSC的参数设计原则,使TCSC能够最大限度地提高对SSR的抑制能力.     

串补装置次同步谐振特性分析

通过在PSCAD中建立IEEE First Benchmark进行仿真,分析了FSC和TCSC的SSR特性。针对两者不同的特性,建立TCSC次频阻抗特性分析模型,重点分析TM4不稳模式,详细解释了TCSC抑制SSR的原因。基于TCSC的阻抗特性可以抑制SSR,进行了FSC+ TCSC的仿真实验,发现选择合适的参数可以使FSC+ TCSC的串补装置抑制SSR。     

Clarification of the SSR mitigation mechanism of a TCSC

A thyristor controlled series capacitor (TCSC) is considered to be effective not only for flow control and stabilization of power systems, but also for mitigation of subsynchronous resonance (SSR). This paper clarifies the SSR mitigation mechanism of a TCSC. First, using time simulations, we show that SSR appears and disappears depending on the firing angle of the TCSC. Next, we show that the frequency characteristics vary considerably with the firing angle. Further, we show that SSR occurs in TCSC-compensated systems as well as in conventional series-capacitor-compensated systems when 60 Hz minus the electrical resonance frequency of a transmission system coincides with the torsional oscillation frequency of a generator-turbine shaft. TCSC can avert SSR by changing the firing angle and by shifting the electrical resonance frequency. Next, we propose an equivalent circuit to TCSC which consists of a series capacitor in parallel with a resistor and a reactor. We adjust the parameters so that it shows the same frequency characteristics as TCSC. We apply it to time simulations to see if it is equivalent to TCSC. Finally, we perform an eigenvalue analysis on the equivalent circuit. We obtain results that correspond to the time simulations. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(4): 31–39, 1997