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。     

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.     

可控串联补偿阻抗控制策略研究

提出触发角修正反馈阻抗控制策略,与常规阻抗误差反馈修正命令阻抗的方式相比,避免了每次修正后都需查表求触发角,提高了底层响应速度.可控串联补偿(TCSC)采用非线性控制方法进行阻抗闭环控制效果最佳,但所需数据量大,实现困难.设计触发角修正变结构PID阻抗控制器:在测量阻抗第1次到达或接近命令阻抗之前,积分环节参数为0,即为PD控制器;之后则投入积分环节,恢复为PID控制器.当TCSC从不同的阻抗值阶跃到同一阻抗值时,误差累加器的值接近,从而可以得到非常接近的控制效果.数字仿真和动模实验结果表明该控制策略超调小、响应速度快,并能快速消除偏差,具有良好的动态和静态性能,且结构简单,易于工程实现.     

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.     

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。     

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（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。     

晶闸管控制的串联电容补偿模型的综合研究

采用拉氏变换精确推导出适用于瞬时过渡阶段和稳态阶段的TCSC回路 中电容器、电抗器和晶闸管元件的电压和电 流数学表达式,再采用傅里叶分析进一步导出了TCSC基波阻抗和晶闸管触发角之间精确的数 学关系。利用电磁暂态程序(EMTP)验证了TCSC回路数学分析的正确性。此外,建立了带有微 机控制的完整的TCSC动模试验装置,并通过动模试验进一步同TCSC回路的数学分析和仿真结 果作比较。动模试验的结果与理论分析和仿真的结论较好地吻合,且证实了数学分析和数字 仿真中采用线路电流保持正弦假设的合理性。     

大功率能量回馈型交流电子负载及其在电力系统动模实验中的应用

研究了基于现代电力电子技术的交流电子负载的控制方法和策略;为提高电子负载的动态性能,提出采用数值计算的方法得到实时参考电流,并给出了该方法的数值收敛域;提出将定阻抗工作模式下的电子负载应用于动模实验中模拟输电线路、用电负荷以及短路实验.仿真和实验结果表明,采用的控制策略和方法是有效的,所设计的实验样机不但能在定阻抗工作模式下有效地模拟恒定和突变的阻抗,而且还能将电子负载吸收的能量回馈电网,节约电能.本文所做的工作拓宽了电子负载的应用领域,是今后电力系统动模实验的发展方向之一.     

TCSC装置的动态特性及其控制策略研究

建立了TCSC单元的动态仿真程序，其中包括调节控制系统的环节，通过仿真计算可以得到 其稳态和动态基本特性。分析表明TCSC在分相控制方式及等间隔触发方式下具有不同的动态 性能，并提出了新的等间隔触发控制策略，仿真表明其改善了动态性能，大大减小了TCSC装 置到达稳定运行所需的时间。     

用于风电场无功补偿的STATCOM动态特性分析

建立了包含风力机和异步感应发电机在内的风电机组的整体动态数学模型;以建立的数学模型为基础确立了接入无穷大系统的风电场仿真模型。给出了一种新型的基于直流侧电容电压控制和系统无功电流反馈控制的算法对静止无功补偿器(STATCOM)实行控制,以渐变、随机和阵风这3种风速情况为例对STATCOM的补偿特性进行了仿真分析,并将其补偿效果与晶闸管投切电容器(TSC)进行了比较。仿真结果表明,与TSC相比,STATCOM在补偿过程中能迅速稳定地跟踪无功的变化,并且补偿时无明显的冲击电压和电流。     

TCSC阻尼系统低频振荡的控制策略分析

在建立含可控硅串联补偿装置(TCSC)的电力系统线性化数学模型的基础上,提出了TCSC在系 统中最佳位 置 的选择方法,并对可控串补控制系统分别采用全状态反馈控制、线性二次型最优控制和输 出反馈最优控制 时阻尼系统低频振荡的作用进行了分析,证明了TCSC采用线性控制方法可以 提高 系统的稳定性。最后以三 机系统为例,利用频域仿真计算验证了所讨论的3种控制方法抑制 系统低频振荡的有效性。     

TCSC与FSC对线路保护影响的对比分析

在分析可控串联电容补偿器TCSC(Thyristor-Controlled Series Capacitor)的运行模式、故障后的动作行为和动态基频阻抗特点的基础上。对比常规串联电容补偿器FSC(Fixed Series Compensation)。分析了TCSC对距离保护、方向元件及纵联保护的影响,认为：与FSC的线路相比,在TCSC线路上保护的性能不会降低,在FSC线路上运行的保护,可以在TCSC线路上很好地运行。     

TCSC的基本控制与过压保护数字仿真

结合伊-冯输电系统,给出可控串联补偿（TCSC）基本控制和保护方法数字仿真的初步结果。其中包括内层驱动方式和中层阻抗控制方式的比较。在此基础上讨论了在短路故障时,TCSC过电压保护控制方式对过电压保护水平和金属氧化物限压器（MOV）能耗的影响。     

描述可控串补装置暂态特性的数学模型

用拓扑建模法建立了能描述可控串补暂态全过程的数学模型,得出暂态响应时间计算公式。通过该模型可了解可控串补的暂态机理,分析响应时间的影响因素,可分析装置参数对暂态特性的影响,数字仿真证明了所建模型的正确性。此外,文中所用的分析方法对同类型电路的建模和特性分析有一定的参考意义,并可为优化可控串补的控制提供模型模拟。     

TCSC动态基频阻抗对距离保护的影响

可控串联电容补偿动态基频阻抗特性对距离保护的影响与国家串联电容补偿对距离保护的影响在主要方面是相似的,电压反向及电压互感器,电流互感器位置的选择同样是影响保护性能的关键因素,但电压反向,动态特变化等方面也存在差别。     

考虑电抗器支路电阻影响时的TCSC稳定运行区域内的双解现象

基波阻抗和触发角的关系是可控串补(TCSC)底层触发控制的关键所在。该文建立了恒流源下的考虑晶闸管导通压降和电抗器上所带电阻影响的TCSC的数学模型，进行了严密的数学推导，得出以线路电流同步时的触发角和导通角的隐式关系式，并应用数值方法求解该表达式，最终得出基波阻抗和触发角的关系曲线；发现了在TCSC的大部分稳定运行区域内，对应于同一触发角存在2个理论上的稳态解。当晶闸管导通压降和电抗器上所带电阻较大时，这2个稳态解都可以出现在工程中，尤其是出现在开发阶段的小容量模拟实验和动模实验中，从而为实际工程的开发和底层控制策略的设计提供了有力的理论依据。最后运用仿真手段和动模实测数据验证了文中提出的理论。