TCSC动模装置及其实验研究

介绍了一套可控串联补偿(TCSC)动模装置,分析了其控制功能和结构.该装置控制采用分层控制策略,分为面向装置的底层控制和面向电力系统的上层控制,各层控制系统完成不同的控制目标,便于进行各种控制策略的研究.为实现TCSC的控制功能,设计了TCSC动模装置监控保护系统,其从功能实现上分为霍尔传感器、信号接口模块、控制保护单元、录波单元、通信及远程监控单元等5部分.通过动模实验研究了TCSC装置的开环阻抗调节和过电压保护特性.结果表明,TCSC在开环阻抗控制模式的阶跃响应时间在60～140 ms;在上层主控制采用定功率控制的情况下,进行TCSC的区内和区外故障实验发现,TCSC的过电压保护能按照保护设定值要求正确动作,验证了所研制的TCSC动模实验装置的过电压保护功能的有效性.     

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。     

可控串联补偿装置动态模拟实验研究（上）

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。     

可控串补基频等效阻抗与TCR基频电抗关系的仿真和动模实验研究

在可控串补 (TCSC)动模实验装置特性研究的基础上 ,进一步研究了TCSC基频等效阻抗与TCR基频电抗的关系。提出了TCSC电容支路的电容是随着控制角 β的变化而变化的等效电容CT 的观点 ,并且从理论上和动模实验上进行了分析和验证。同时研究了TCR回路的基频电抗XL 的大小对TCSC谐振点和控制范围的影响 ,以及对TCSC回路的电压和电流波形及大小的影响。获得了相应仿真和动模实验结果 ,确定了XC 与XL 的比值关系及K值选择范围。     

一种可控串联补偿动态模拟实验装置

介绍了一套可控串联补偿(TCSC)动态模拟实验装置,在该装置中,TCSC的各组件实现了模块化,可灵活组合并根据模拟系统要求调整TCSC的结构参数;TCSC的控制器采用分层结构,各层控制系统完成不同的控制目标,可以方便地进行各种控制策略的研究.动模实验结果表明,通过采取适当的控制策略该TCSC实验装置可以快速调节阻抗,较好地抑制低频振荡并灵活地完成不同阻抗模式之间的切换.     

同步信号及电路参数对可控串补(TCSC)动态特性的影响

通过计算机数值仿真和动模实验研究,提出了不同同步信号及电路参数对可控串补（TCSC）的动态工作特性及控制精度的主要影响。从等效的概念上分析了TCSC的动态阻尼特性。得到了采用闭环控制方式可缩短阻抗调节时响应时间的结论。研究表明,合理选取同步信号和采取特殊的硬件Block和Bypass控制模式,可有效减小各种干扰,实现TCSC三相运行时工作区域的快速过渡跳变和稳定运行,缩短了动态调节的响应时间,有效地消除了系统故障后的直流分量,提高了暂态稳定控制特性。     

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。     

考虑电抗器支路电阻影响的TCSC触发特性研究

基波阻抗和触发角的关系是可控串补(TCSC)触发控制的关键所在.文章对考虑电抗器支路电阻影响时的TCSC触发特性进行了深入研究,给出了线路电流同步时的触发角和基波阻抗的关系曲线,并运用数字仿真手段验证了该曲线的合理性.文章还根据动模实验的实测数据推导出电抗器支路的实际品质因数,基于该品质因数的仿真结果和动模实验结果比较相符.最后根据前述关系曲线进行了触发仿真,开环调节的结果比较令人满意,进一步证实了该曲线的正确性.     

可控串补中基频等效阻抗与电抗的关系

在动模实验的基础上,研究了可控串补（TCSC）基频等效阻抗与其可控电抗（TCR）回路基频电抗（XL）的关系。分析了XL的大小对TCSC谐振点和控制范围的影响,确定了等效基频容抗XC与电抗XL的比值关系及选择范围。     

可控串联补偿装置动态模拟实验研究(下)潮流控制和电磁暂态过程

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种新型的FACTS控制设备实验与性能测试平台

本文构建了一种新型的FACTS控制装置实验与性能测试平台。以可控串补(TCSC)的接入为例,该仿真平台由TCSC控制装置与电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)接口而成。仿真平台用机电暂态模型对大电网建模,用电磁暂态模型对TCSC及其所在的线路建模,通过物理接口箱将TCSC控制装置接入到仿真平台。TCSC控制装置采集功率放大器的输出,根据内置的控制策略发出TCSC的控制信号。ADPSS根据接收的控制信号控制晶闸管模型的状态。该仿真平台不需要对大电网进行任何等值就可以研究FACTS接入后对电力系统的影响。本文给出了TCSC的阻抗控制、潮流控制及阻尼功率振荡控制的实验结果。实验结果表明,本文构建的实时仿真平台是有效的,可以用于研究FACTS装置对电力系统的影响及检测FACTS控制设备的性能。     

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。     

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。