可控串联补偿装置的控制策略研究

【摘要】：可控串补(Thyristor Controlled Series Compensation,简称TCSC)是灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,简称FACTS)技术的一种,它通过改变晶闸管的触发角来实现对TCSC阻抗的大范围平滑调节,这对于电力系统具有重要意义。利用TCSC可以提高电力系统某一输电走廊的输送能力和改善输电走廊上的电压分布;在网状电网中,TCSC可根据系统运行条件控制线路潮流,从而降低网损,改善潮流分布;如果安装位置合适,TCSC能够减少机组间电气距离,增加同步力矩,提高稳定水平;利用TCSC可以改善互联电网或地区电网之间对某些振荡模式存在的弱阻尼或负阻尼现象,从而提高电力系统的动态稳定性;通过一定的触发规律,TCSC能够控制串联电容器和气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。 本文对TCSC的研究及工程现状进行了阐述和分析,并决定把TCSC国产化设计中发现的两个疑难技术问题作为本文研究的重点:一个是考虑晶闸管导通特性和电抗器本身具有的电阻影响时的触发角和基波阻抗的关系曲线,一个是模式切换控制策略。 本文建立了较为接近实际的TCSC离散数字仿真模型,对TCSC的分层式控制系统进行了深入地分析和探讨,得出了一系列较为实用的控制方法。本文的研究工作主要包括以下四个方面: 第一 TCSC的底层触发控制 底层触发控制是实现TCSC功能的前提和基础,底层触发控制的关键是建立基波阻抗和触发角的关系曲线。为了解释低压模拟实验和动模实验中TCSC阻抗与理论分析阻抗存在的较明显差距,本文对TCSC电抗器支路晶闸管导通特性以及电抗器本身具有的电阻对底层控制的影响进行了分析和探讨,提出在小容量模拟实验和动模实验时,用恒电阻等效处理该影响,而在实际工程中根据其负载轻重、电抗器感抗大小,采用忽略不计、用恒电阻等效、用恒电阻加恒电压(和晶闸管电流同向)等效三种方法来等效处理该影响。 本文面向TCSC开发阶段的小容量模拟实验和动模实验,把晶闸管导通特性、电抗器本身具有的电阻以及其它接触电阻等效为恒电阻,通过严密的数学推导,