抑制次同步谐振的TCSC主动阻尼控制

采用同步电压反转(synchronous voltage reversal,SVR)触发控制的可控串联补偿电容(thristor controlled series compensator,TCSC)本身不会诱发系统的次同步谐振(sub- synchronous resonance SSR),而且因为其在次同步频率范围内固有的感性阻抗特性,一直以来工程中都把TCSC作为一种缓解SSR的有效措施。虽然采用SVR触发的TCSC可缓解系统SSR的压力,但其本身却无法主动抑制SSR,该文提出一种TCSC的附加控制--主动阻尼控制,通过调节TCSC的触发,可使系统在危险振荡模式下向机组提供正值的电气阻尼,从而更好地抑制SSR。时域及频域的仿真也验证了该主动阻尼控制的有效性。     

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。     

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。     

抑制次同步谐振的可控串补底层附加阻尼控制算法

基于可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)控制器的分层控制结构,提出一种抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的底层附加阻尼控制结构,并设计了一种实现算法。该算法采用从线路电流信号中提取次同步频率振荡模式特征的方法,从而避免采用远方量作为控制输入的种种不便。通过分析附加控制环节产生阻尼转矩的传递过程,基于相位补偿原理提出附加阻尼控制的参数设计方法。以IEEE第一基准模型为测试系统进行仿真分析,结果表明所提附加阻尼控制结构是合理的,通过线路电流提取次同步频率振荡模式特征的方法是可行的,基于相位补偿原理的参数设计方法是有效的。     

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在抑制多机电力系统次同步振荡中的应用研究

在PSCAD/EMTDC平台构建同电厂和不同电厂两机系统模型,结合测试信号法和Prony算法,分析了系统发生次同步谐振的可能性及可控串联补偿(TCSC)抑制同型和不同型两机系统次同步振荡的效果。仿真结果表明,采取新的基准容量下,同型两机等值系统的电气阻尼为原单机时候的两倍左右;TCSC在抑制两机不同型系统同步谐振(SSR)问题时,需要分别为不同发电机设计附加次同步阻尼控制器,且位于不同电厂的两机轴系之间不存在明显的扭振相互作用。     

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。     

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。     

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。     

成碧线220 kV可控串补系统的控制策略和系统试验

采用可控串联补偿（TCSC）可以提高长距离弱联系系统的电网输送能力、阻尼系统低频振荡、提高系统稳定性。合理的控制策略能使TCSC产生更有效的作用。成碧线220 kV的TCSC系统控制策略主要针对电力系统的暂态稳定和阻尼振荡2个阶段进行设计,其控制器主要由阻抗控制环节、阻尼控制环节、暂态稳定控制环节以及保护环节、延时环节组成。系统试验证明:成碧线220 kV的TCSC装置能够平滑、快速地进行阻抗调节,有效阻尼系统低频振荡,提高系统稳定性。     

伊敏-冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏－冯屯500 kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。     

用TCSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)对于阻尼电力系统低频振荡具有重要意义。文章重点从工程应用方面分析了TCSC装置阻尼低频振荡的系统结构与工作原理,确定了阻尼控制输入量的选取原则,并在有无功率振荡阻尼的情况下进行了动模实验,从而验证了TCSC阻尼低频振荡的效果。     

Nonlinear controller design of thyristor controlled series compensation for damping inter-area power oscillation

A design method of nonlinear controllers of thyristor controlled series compensation (TCSC) for damping inter-area power oscillation based on direct feedback linearization (DFL) is presented in this paper. To damp inter-area power oscillation of power systems, the power modulation action of the TCSC is illustrated firstly. Then the nonlinear model of a two-area power system with the TCSC control is constructed, and is linearized by the DFL. Finally, the design of the nonlinear optimal controller of the TCSC has been completed using the criterion of integration for time and absolute error (ITAE). The digital simulation results using NETOMAC program and detail models show that the presented controller of the TCSC can efficiently improve inter-area power oscillation damping of power systems.     

基于在线辨识的可控串补自适应控制

以三峡-万县500kV线路可控串补(TCSC)工程为背景，以抑制互联系统低频振荡为目的，提出了基于在线辨识的自适应移相式控制器。该控制器采用Prony方法在线辨识主振荡频率，并据此修改相位补偿环节参数，以消除频率变化对控制策略的不利影响，保证输出有适当的相位；在控制器中采用自动增益调节器，可在电力系统大振荡时用大增益控制，以充分发挥TCSC抑制振荡的能力，在振荡减小后则根据在线信息自动降低增益系数。文中对该控制器与固定串补(FSC)进行了比较，比较结果证明其性能优于后者。这表明该控制器对大电网互联系统低频振荡有良好的抑制作用，对运行条件和故障形式有很好的适应性及鲁棒性。控制器达到了系统对稳定性的要求，三一万线系统的仿真研究也验证了这一点。     

抑制次同步谐振的可控串补线性最优控制器设计

首先基于单机无穷大系统的数学模型建立了包括可控串补的状态空间描述;然后根据线性最优控制理论,应用基于次时间最优控制的加权矩阵确定方法设计了单机无穷大系统的可控串补控制器。采用上述方法不仅可以准确、快速地设计出所需要的控制器,还可避免设计者的盲目试验。最后利用PSCAD/EMTDC仿真程序,通过对含可控串补的单机无穷大系统的暂态仿真验证了该方法的有效性。     

用于提高多机系统阻尼的可控串补稳定器的研究

在多机系统中,TCSC稳定器的阻尼作用在于提升系统主导振荡模式的阻尼水平。文中在含有TCSC稳定器的多机系统线性化方程的基础上,根据主导振荡模式特征根、TCSC控制器参数及附加转矩的关系．将系统主导模式的振荡频率代~TCSC附加转矩公式,利用相位补偿法完成TCSC控制器参数整定,达到提高主导振荡模式阻尼水平的目的。在IEEE5节点系统仿真算例中,利用特征根变化及转速时域仿真曲线验证了TCSC稳定器在多机系统中的阻尼效果。     

可控串联补偿装置器件级数字仿真研究

在可控串联电容补偿装置（ＴＣＳＣ）的研究中,用电容、电感、晶闸管、ＭＯＶ等元件构造ＴＣＳＣ器件模型。选择合适的步长、触发才暂态稳定控制器,在实际多机系统中进行ＴＣＳＣ数字仿真研究。结果表明,所采用的ＴＣＳＣ器件模型和控制方法可在仿真中正确实现了ＴＣＳＣ的触发功能和控制功能。     

Fuzzy based damping controller for TCSC using local measurements to enhance transient stability of power systems

This paper proposes a local fuzzy based damping controller (LFDC) for thyristor controlled series capacitor (TCSC) to improve transient stability of power systems. In order to implement the proposed scheme, detailed model of TCSC, based on actual behavior of thyristor valves, is adopted. The LFDC uses the frequency at the TCSC bus as a local feedback signal, to control the firing angle. The parameters of fuzzy controller are tuned using an off-line method through chaotic optimization algorithm (COA). To verify the proposed LFDC, numerical simulations are carried out in Matlab/Simpower toolbox for the following case studies: two-area two-machine (TATM), WSCC three-machine nine-bus and Kundur’s two-area four-machine (TAFM) systems under various faults types. In this regard, to more evaluate the effectiveness of the proposed method, the simulation results are compared with the wide-area fuzzy based damping controller (WFDC). Moreover, the transient behavior of the detailed and phasor models of the TCSC is discussed in the TATM power system. The simulation results confirm that the proposed LFDC is an efficient tool for transient stability improvement since it utilizes only local signals, which are easily available.     

Design of an output feedback variable structure thyristor-controlled series compensator for improving power system stability

An output feedback variable structure controller is designed for a thyristor-controlled series compensator (TCSC) in order to improve the damping characteristic of a power system. Physically measurable real power and reactive power signals near TCSC locations are used as the inputs to the variable structure controller. These input signals are employed to construct the switching hyperplane of the proposed variable structure TCSC controller. To demonstrate the effectiveness of the proposed variable structure TCSC controller, time-domain simulations are performed on a power system with a TCSC. It is concluded from the simulation results that system damping can be significantly improved by the proposed variable structure TCSC controller.