可控串联补偿装置动态模拟实验研究(上) 稳态阻抗特性

研究了可控串联补偿动态模拟的实验方案和控制装置。动模实验证明, 所研制的动模装置性能可靠。着重研究了TCSC工作于容性微调状态时 系统的运行特性,分析了TCSC模块的稳态等值阻抗特性及TCSC动模实验模块本身的回路损耗 对阻抗特性的影响,包括调制电感及发电机出力对TCSC阻抗特性的影响。理论计算与EMTP数 值仿真都证明了动模实验结论的正确性。     

可控串联电容补偿动态模拟实验装置设计

提出了一套可控串联电容补偿TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)动态模拟装置的设计方案。装置分为控制保护、录波和远程监控3个单元,每个单元中的插件都是一个完成单一任务的功能模块,各功能模块均是由双口RAM交换接口进行数据交换,通过工控机的ISA总线相连组成一个整体,采用这种硬件结构装置的实时性、可靠性和扩展性得到了极大的提高;控制保护单元和录波单元通过集线器与远程监控单元相连,同时控制保护单元和录波单元也有各自的监控界面,方便进行就地调试和监控。装置采用分层设计,中上层控制策略用C语言编程实现,易于进行各种控制策略和保护的研究。利用所研制的实验装置,分别在电容电压同步方式和线路电流同步方式下,进行了TCSC的基频阻抗特性实验。实验结果表明,该TCSC实验装置能够快速调节阻抗,并能灵活地完成不同阻抗模式之间的切换。     

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。     

可控串补(TCSC)模式切换控制策略的动模实验研究

基于模块化动模实验平台,提出了一套可控串联补偿(TCSC)模式切换控制策略.动模实验证实了通过简单改变触发角TCSC的模式切换无法实现;分析了电抗器支路不同品质因数对硬件旁路切换的影响,通过串加小电阻的方法改进TCSC主回路接线以有利于模式切换的实现.采用线路电流与晶闸管支路电流同向触发的方法实现由容性运行模式到Bypass的切换.动模实验结果表明,提出的模式切换策略能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好.     

可控串补（TCSC）模式切换控制策略的动模实验研究

基于模块化动模实验平台,提出了一套可控串联补偿（TCSC）模式切换控制策略。动模实验证实了通过简单改变触发角TCSC的模式切换无法实现;分析了电抗器支路不同品质因数对硬件旁路切换的影响,通过串加小电阻的方法改进TCSC主回路接线以有利于模式切换的实现。采用线路电流与晶闸管支路电流同向触发的方法实现由容性运行模式到Bypass的切换。动模实验结果表明,提出的模式切换策略能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好。     

可控串联补偿在提高电力系统稳定性中的作用研究

以输出反馈控制方法对可控硅控制的串联补偿(TCSC)进行了控制规律的研究，并以单 机无穷大系统为例，采用特征值分析和时域仿真方法研究了所提控制方案在提高电力系统动 态、静态和暂态稳定性中的作用。计算结果表明，在控制规律适当的前提下，可控串补提高 系统稳定性的作用十分显著。     

可控串联补偿装置的智能变结构控制

以改善电力系统的暂态稳定性为目标,提出了可控串联补偿装置的智能变结构控制 规律的设计方法。通过 提取系统的运行特征,对系统的运行状态进行判断,在此基础 上给出控制决策。决策过程与网络结构和系 统的工作点无关,控制规律具有很好的鲁棒性。 研究结果表明：所设计的控制规律能有效地改善系统的暂 态响应。     

基于能量函数的可控串联补偿稳定控制策略

将暂态能量函数（TEF）值作为系统稳定的指标，并用TEF对时间的导数来决定可控串联补偿（TCSC）装置在暂态稳定过程中的控制策略，可以有效地改善系统暂稳特性并迅速平息后续振荡。文中还了多机系统下TEF对时间的导数的一般公式，并以单机无穷大系统为例，图示说明了所设计的TCSC稳定控制策略的效果，针对三相短路故障，用数字仿真和动态模拟实验对控制策略进行了验证，结果表明该控制策略是有效可靠的。     

南方电网天平可控串联补偿装置

我国第1个500kV可控串联电容补偿装置——南方电网平果串补站，于2003年7月建成投产。本文着重介绍其在南方电网西电东送中的作用、串补的主要参数、基本控制原理及其过电压保护策略。天平可控串补为我国可控串补及串补的研究、设计和运行提供了宝贵的经验，起到了示范作用。     

可控串联补偿装置动态模拟实验研究（下）

讨论了可控串联补偿（ＴＣＳＣ）装置对所在电力系统的影响。研究了含有可控串联补偿装置的潮流控制算法,动模实验、理论计算及ＥＭＴＰ数值仿真结果都证明,ＴＣＳＣ能够有效调控线路潮流。通过动态模拟实验和ＥＭＴＰ数值仿真程序对电磁暂态过程进行了研究,结果表明,含有ＴＣＳＣ装置的系统在短路情况下的电磁暂态过程与常规串联补偿的线路完全不同。     

A study of thyristor controlled series capacitor models for power system stability analysis

The thyristor‐controlled series capacitor (TCSC) is promising as a powerful device to increase power transfer capability and transient stability. The basic configuration of the TCSC consists of a series of capacitors connected antiparallel with thyristor‐controlled reactors, so that firing angle control of the thyristors makes the TCSC capable of achieving impedance control in a wide range with quick response. It is important to clarify the relationship between the fundamental reactance of the TCSC and the firing angle of the thyristors, thus leading to practical applications of the TCSC for enhancement of power transfer capability and transient stability in transmission lines. Two relationship equations for the TCSC's fundamental reactance have already been proposed. One is the relationship equation derived from a TCSC circuit whose source is a voltage. The other is the relationship equation derived from a TCSC circuit whose source is a current. For TCSC installed in a transmission line, it is clear which equation is more adequate for analyzing power system stability. In this paper, the authors determine whether either of the equations is valid for analyzing a power system stability.

• 1. In the steady state, the TCSC fundamental reactance is analyzed and compared with the two equations and EMTP. It is clear that the TCSC reactance based on current source is adequate.
• 2. The swing angle of a generator when the firing angle is stepped up is analyzed with EMTP and an analytical model using the TCSC model based on current source. It is shown that the proposed model is effective for power system stability analysis. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(1): 20–28, 1999

     

晶闸管控制串联电容换级特性研究

研究了晶闸管控制的分级串联电容换级时的暂态过程。采用编程仿真的方式,对单级电路和多级电路分析后,提出了晶闸管开关最佳接入时刻为被短接电容电压为零时;分析了阻尼电阻、电感对暂态过程的影响以及它们之间的参数配合;采用电容分级式可控串补策略可大大降低可调电感容量及成本。高压输电线路分级电容可控串补的应用可提高系统的稳定性。     

牵引网晶闸管投切电容的复合控制策略

针对电气化铁道牵引网的电气特性和无功补偿装置的现实条件，提出基于神经网络和专家系统相结合的晶闸管投切电容器复合控制方案。利用神经网络构造多路自适应噪声对消滤波器，并行地在线检测出牵引网的无功电流、有功电流和高次谐波电流；以无功电流差补值作为控制参量，并以高次谐波电流作为谐振保护信号，由专家系统给出投切无功补偿电容的控制指令。特性分析表明，该系统有效提高了系统功率因数，降低了无功补偿电容的投切频率，安全可靠性高，是牵引电网晶闸管投切电容进行无功补偿的优选控制方案。     

面向工程实际的TCSC底层阻抗控制仿真

TCSC的底层阻抗控制是整个装置实现与否的关键。本文从工程实际出发，充分考虑各个环节的实际情况．建立了符合实际的TCSC底层控制模型．并对其中的一些关键性技术问题进行了很好的解决。基于本模型的仿真对于实际工程具有较强的指导意义。本文还提出一套阻抗控制方法和晶闸管全触发方法．仿真结果证明．提出的控制方法切实可行．具有较好的工程意义.     

晶闸管控制三相电容器投切过程分析及仿真研究

针对三相供电系统中晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿问题,重点分析了TSC工作原理和投切过程,借助Matlab/Simulink平台对电容器的三角形外接法进行建模、动态仿真分析和研究,提出了无功补偿电容器合理投切方式和投切时刻控制方案,有效减小了投切过程中的冲击电流。     

Stabilizing control of variable impedance power systems: Applications to variable series capacitor systems

In future electric power systems, it will be very important to utilize existing ac networks more effectively with the help of power electronics technology. It has become clear that various types of apparatus utilizing such power electronics technologies as variable series capacitors (VSrC) and high-speed phase shifters (HSPS) can improve transient stability and damping in one-machine, infinite-bus power systems. This paper presents a novel control scheme for variable impedance apparatus such as VSrC and HSPS devices in multi-machine power systems. First, this paper describes a comprehensive approach for control design of VSrC and HSPS apparatus. The proposed control scheme is based on the energy function of multi-machine power systems. The controllers are designed so that the time derivative of the energy function has a smaller negative value than that without controllers. In this sense, the present method assures the improvement of first-swing stability and damping. Next, the proposed control scheme is applied to VSrC apparatus. Digital simulations and eigenvalue analysis are conducted for a three-machine loop system and a five-machine radial system to demonstrate the effectiveness of the proposed method. The results make it clear that the proposed controllers for VSrC can significantly improve both the transient stability and the steady-state stability of power systems.     

用于TCSC阻抗控制的单神经元自适应PID控制方法

可控串补(TCSC)的阻抗控制是整个串补装置成功与否的关键,而P1D控制是最为常用的阻抗控制方法.分析了常规PID控制在命令阻抗从同一阻抗阶跃到不同阻抗时鲁棒性不好的原因,探讨了PID参数在线调整的必要性.通过大量的数字仿真,总结出了PID控制参数与命令阻抗的规律:PID控制参数与阶跃响应前的阻抗状态无关,而与命令阻抗有关;闭环PID控制应作用于响应特性较慢的高阻抗运行区,命令阻抗越大,控制器的积分和微分环节作用越应加强,比例环节的作用越应减弱,命令阻抗越小,控制器的积分和微分环节的作用越应减弱,比例环节的作用越应加强.提出了用于TCSC阻抗控制的单神经元自适应PID控制方法.该方法通过自适应神经元对PID参数进行调整,与常规PID控制的仿真结果比较表明,该方法具有较好的鲁棒性,适用于不同的命令阻抗,具有较强的实用性.     

可控串补次同步频率等效阻抗特性的机理分析

利用小信号分析法,在可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)的工频电流源上叠加一个微小次同步频率分量的电流源,采用数值分析方法获得次同步频率电容电压的时域仿真曲线;在此基础上分析次同步频率电容电压在晶闸管导通前后的变化规律,推导TCSC次同步频率等效阻抗的解析表达式。结果表明通过解析法求得的次同步频率等效电抗与数值方法获得的特性曲线变化趋势基本吻合;根据对解析表达式的分析,研究晶闸管导通对次同步频率电压的调制作用随导通角增大的变化过程,从周期调制作用角度解释TCSC次同步频率等效阻抗特性形成的机理。     

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。     

平果可控串补工程电气二次系统及相关问题介绍

介绍了平果可控串补工程控制、保护及测量等电气二次系统的设计与实现,并阐述了平果串补装置设计、设备和工程实施中出现的相关问题及改进方式,同时阐述了串补装置电容对线路保护、断路器暂态恢复电压和潜供电流的影响及解决方案,以供其它串补工程参考。