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。     

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。     

TCSC模式切换控制方法的研究

可控串联补偿(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)的模式切换对电力系统的稳定控制具有重要意义,是TCSC的关键问题之一.文章在仿真建模的基础上,提出了一套切实可行的TCSC模式切换策略.通过强制晶闸管支路电流与线路电流同步,实现由容性微调或Block模式到Bypass模式的切换;在由容性微调或Block模式到感性微调的切换策略中提出了容许区间触发的方法.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方法.仿真结果表明,文章提出的切换策略能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好,具有较强的实用性.     

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.     

可控串补装置的动态建模及数字仿真研究

可控串补（TCSC）动态建模是暂态特性分析和控制策略研究的基础。该文用逻辑开关函数法建立了能系统描述TCSC变拓扑电路暂态全过程的解析数学模型，分析了电容电压暂态特征分量的作用及特点，并通过数字仿真研究了不同同步信号下TCSC的暂态响应过程，揭示了电容电压同步下产生超调振荡主要是由ω0分量的暂态过程引起的，并提出以电容电压基波分量作同步信号。仿真结果表明，TCSC的容性调节过程快速且无超调。     

基于六脉波电压源逆变器的SSSC直流电容电压控制机理

对一个包含静止同步串联补偿器(SSSC)的纯感性线路的三相系统,计算了基于六脉波电压源逆变器(VSI)的SSSC在感性、容性补偿方式下一周期内的交、直流侧电流及直流电容电压;结合PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真,全面分析了电流对直流电容充放电的影响、开关器件导通周期。计算、仿真及分析结果表明当SSSC注入的串联可控电压与线路电流正交时,电容电流对电容的充放电不起作用,SSSC与系统间仅交换无功;当不完全正交时,电容电流影响电容的充放电,SSSC与系统间不仅交换无功,亦交换有功。     

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。     

电抗器品质因数对TCSC特性的影响及阻抗特性的双解现象

可控串联电容器(Tcsc)装置的晶闸管控制支路电抗器(TCR)品质因数只能是有限值，该文通过时域数字仿真分析了这一参数对TCSC稳态阻抗特性的影响。仿真分析结果表明在电抗器品质因数有限的情况下，TCSC等效阻抗特性的谐振点相对理想情况会出现偏移；同时，在容性运行区间，对于同样的触发角指令，Q值越小，TCSC的等效基频电抗也越小，而在感性运行区间，情况则刚好相反。这种影响在感性和容性运行区间还因TCSC同步触发控制方式不同而存在较大的差异。当以电容电压过零点为同步触发参考时标时，触发角指令与等效阻抗之间是单值对应关系，而以线路电流为同步触发参考时标时，触发角指令与等效阻抗之间是双值对应关系，即所谓的双解阻抗特性。文章进一步研究了线电流同步方式下TCSC等效基频阻抗呈现双解的现象，指出产生该现象的根本原因是采用了不同的触发参考时标。TCSC等效基频阻抗特性的双解现象实际上是在以线路电流过零点为触发参考时标时TCSC表现出的一种特殊运行特性。它与以电容电压同步触发参考时标的阻抗特性之间具有确定的对应关系。在两种不同的触发时标下，通过详细时域仿真验证了上述结论。     

考虑晶闸管导通特性的TCSC基频阻抗特性分析

通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真发现在线路电流同步方式下,可控串联电容补偿(TCSC)基频阻抗特性曲线随着线路电流不同而改变,这将使TCSC分层式控制系统中的开环阻抗控制存在明显误差。建立了线路电流同步方式下考虑晶闸管导通特性影响时的TCSC基频阻抗模型,从理论上解释了基频阻抗特性随线路电流变化的机理,通过数字仿真分析指出最小二乘查表法存在TCSC开环阻抗控制查表误差大的问题,同时提出了二元三点插值查表法和线性插值查表法2种新的查表法,并通过动态模拟实验验证了这2种查表方法的有效性和可行性。     

基于电容电压同步下TCSC暂态特性的数学描述

当选择电容电压作为同步信号时 ,可控串被 (TCSC)的暂态过程会出现明显的超调和振荡 ,对于这一现象 ,前人还从未给出相应的机理解释。该文以晶闸管导通角为建模对象 ,采用拓扑建模法建立了能描述电容电压同步下TCSC暂态特性变化规律的二阶差分数学模型。借助该模型可分析影响暂态过程的相关因素 ,进而从本质上揭示了电容电压同步下TCSC的暂态机理。数字仿真结果验证了所建模型的正确性。     

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。     

可控串联补偿(TCSC)系统感性微调区的Pitchfork分叉现象

叙述了可控串联补偿（ＴＣＳＣ）装置在感性微调区工作的动态模拟实验结果,用Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射时分析了ＴＣＳＣ系统的动态稳定性。理论分析、ＥＭＴＰ数值仿真及动模实验均证明,超过一个临界触发角后,ＴＣＳＣ系统发生Ｐｉｔｃｈｆｏｒｋ分叉现象。     

基于线电流同步方式的TCSC暂态特性分析

为准确理解TCSC装置的暂态机理,以晶闸管导通角为建模对象,建立了线电流同步方式下描述TCSC暂态特性的解析数学模型。在此基础上,详细分析了影响TCSC暂态特性和响应时间的相关因素。基于暂态模型研究进一步发现：线电流同步方式下,TCSC阶跃到低补偿区暂态过程会出现振荡。数字仿真证实了这一特殊暂态现象的存在。     

TCSC阻抗双解现象的机理研究

TCSC是靠调整触发角来获得需要的命令阻抗，因此命令阻抗与触发角的关系尤为重要，以往对TCSC阻抗双解研究局限于讨论电抗器品质因数的影响，该文讨论了考虑晶闸管导通特性和电抗器支路品质因数影响时TCSC的阻抗特性，文中通过相量图分析发现，即使在品质因数不变的情况下，随着晶闸管导通电流的增大，电容电压过零点与线路电流过零点之间的相位差也会逐渐减小，引起晶闸管实际导通幅度和宽度的减小；指出了造成TCSC双解现象的根本原因是晶闸管的导通受阻，其受阻程度由电抗器支路的电流和等效品质因数2个因素决定：线路电流同步方式下晶闸管导通电流的幅度和宽度均受阻；而电容电压同步下，晶闸管导通电流只有幅度受阻，因此阻抗双解现象在线路电流同步方式下更容易出现。数字仿真和动模实验结果分别验证了阻抗双解现象的存在。