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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

可控串补暂态特性的动模试验研究

分析了可控串补TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)分别以电容电压和线路电流为同步信号,在容性微调区从高补偿区向低补偿区及反方向阶跃跳变时。基频阻抗的暂态变化过程。研究了在不同同步信号下,感性区和容性区相互转换时TCSC的暂态特性,指出从容性区转换到感性区以及从感性区转换到容性区阻断模式时,两种同步信号下的暂态过程相似：但由感性区转换到容性微调区时,电容电压同步信号下需先将TCSC切换到阻断模式,待进入稳态后再调节补偿度,而线路电流同步信号下则可直接进行。     

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。     

TCSC次同步频率阻抗特性及其抑制SSR的参数设计

正确分析TCSC次同步频率阻抗特性是研究TCSC抑制次同步谐振（SSR）能力以及进行TCSC参数设计的重要基础。基于对TCSC次同步频率阻抗模型的研究,绘制了三维频率阻抗图,分析了TCSC次同步频率阻抗特性,特别提出了次同步谐振导通角的概念。基于内蒙古上都电厂串补输电线路模型,在满足工频基波阻抗调节特性的前提下,根据次同步频率阻抗特性研究了考虑TCSC自然抑制SSR时其主电路参数的设计原则。通过对上述系统各模态频率阻抗特性的综合分析,讨论了TCSC控制参数的选择方法。仿真结果证实了次同步频率阻抗特性分析结果的正确性。     

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。