基于能量函数及PID算法的TCSC控制策略

可控串联补偿TCSC可以连续调节输电线路的阻抗、阻尼系统的振荡,提高系统暂态稳定性.首先,采用暂态能量函数TEF值对系统稳定性进行量化,推导出仅含支路信息的TEF对时间的导数表达式,以导数值最小为目标,制定系统中支路的TCSC装置控制策略.在此基础上,加入PID连续控制方式,提高TCSC的控制精度,精准调节TCSC对线路电抗的补偿值达到控制策略所得阻抗值.最后,在单机无穷大系统上进行仿真验证.结果表明:提高TCSC控制精度能够有效避免系统在大扰动后发电机首摆失稳,并能提高振荡收敛速度.推广至多机系统,仿真结果表明:该控制策略同样具有优越性.     

SVC与TCSC优化配置在电力系统静态电压稳定中的应用

为提高电力系统静态电压的稳定性,提出将静止无功补偿器(static var compensator,SVC)与可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)相结合并作用于电力系统线路中,运用动态连续潮流法计算电力系统静态电压稳定裕度的新方法。首先建立SVC与TCSC的稳态模型;然后引入节点参数因子和支路参数因子的概念,运用模态分析法确定系统母线和支路的薄弱点,并联SVC对母线薄弱点进行无功补偿,串联TCSC优化薄弱线路功率分配;最后运用动态连续潮流法求出静态电压稳定裕度。以IEEE-14节点系统进行仿真计算,并对无灵活交流输电(flexible AC transmission system,FACTS)装置、单独安装SVC或TCSC、SVC和TCSC相结合情况下的系统静态电压稳定裕度值作比较,结果表明所提新方法能够快速、准确地提高电力系统静态电压稳定性。     

基于VSC的DCIPC阻尼系统功率振荡及限制短路电流研究

根据相间功率控制器(IPC)和电压源型变换器(VSC)的基本原理、工作特性,将二者结合构成移相环节连续可调的动态可控相间功率控制器(DCIPC)。通过参考电压值对VSC进行调节,进而改变电感和电容支路的注入电压,达到快速连续地改变IPC各支路移相角的目的。分析移相角控制对带DCIPC联络线传输功率的调节作用,以发电机角速度变化作为反馈控制信号设定VSC产生的移相电压,从而实现抑制功率振荡的功能。该控制器电感支路由晶闸管控制电抗器(TCR)代替,电容支路由晶闸管控制串联电容器(TCSC)容性微调模式构成,分析TCR支路感抗和TCSC支路容抗对短路电流的限制作用,以晶闸管触发角作为控制信号设定DCIPC的等值参数,从而实现限制短路电流的功能。以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例,验证了所提方法的有效性。     

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。     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明,±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

用于提高输电能力的TCSC选址和定容方案

支路传输功率、节点电压等的越限是制约系统输电能力提高的重要因素,为此文章采用连续潮流模型,在临界运行点推导了输电能力对支路电抗灵敏度的数学表达式,提出根据此灵敏度排序结果确定可控串联补偿器(thyristor controlled series capacitor,TCSC)安装地点的新方法。该方法中,TCSC安装位置确定以后,将安装TCSC之前发生越界的不等式约束在其边界值处用等式形式表示出来,并设定为已知条件,将TCSC对其所要安装支路的补偿度设定为一个新的未知量,扩展常规潮流方程,以求取扩展潮流不匹配函数的最小值为目标,计算支路的最优补偿度。对IEEE30节点和IEEE118节点系统的仿真计算结果表明该文所提出的选址和定容方法是有效的。     

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。     

±800 kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800 kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案.对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义.采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800 kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真.仿真结果表明,±800 kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求.传统±500 kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义.     

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。     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式，结构非常复杂，换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构，换流器的控制方式和配置，特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD／EMTDC仿真程序，以云广特高压直流工程为背景，建立±800kV特高压直流输电模型，对双板全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出，以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明，±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能，能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程，整流侧采用定电流控制，逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性；提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

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。     

相控电容器式可控串补特性分析

揭示了相控电抗器式可控串补与相控电容器式可控串补的对偶特征。用对偶原理阐述了相控电容器式可控串补的性能及相控特点。分析说明了串补电容器、GTO网的电流电压峰值与串补线路电流峰值、串补电容器的工频容抗值之间的关系，这对于理论上确认相控电容器式可控串补的优越性非常重要。阐述了相控电容器式可控串补具有阻尼次同步谐振和抑制低频功率振荡的能力；相控电抗器式可控串补装置的动态性能是一个其时间常数不大于工频0．25周期的一阶惯性环节。     

成碧可控串补工程中阻尼控制试验分析

甘肃成县-碧口线220kV可控串补(thyristorcontrolledseriescompensator,TCSC)工程是我国第一个可控串补国产化示范工程,甘肃陇南地区电网为典型长线弱送端系统,系统稍有扰动或者增加机组出力,成碧线就会出现低频振荡。介绍了成碧系统采用电力系统稳定器(powersystemstabilizer,PSS)以及TCSC阻尼低频振荡的控制方案,系统试验结果表明,成碧线TCSC可有效抑制低频振荡,且TCSC和PSS之间可以实现协调配合。     

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。     

Protection of Double-Circuit Line with Thyristor Controlled Series Capacitor Using Principal Component Analysis

In this paper, a fault direction estimation algorithm is proposed for a double-circuit line with thyristor controlled series capacitor (TCSC) using principal component analysis (PCA)-based technique. In case of PCA, an orthogonal transformation is used to convert correlated variables into linearly uncorrelated variables called principal components. Fault in such a compensated line leads to voltage inversion, current inversion, and subsynchronous resonance situations, which affect the performance of the conventional direction estimation process. Transients associated with metal oxide varistor (MOV) operation and control action associated with TCSC, further modulate equivalent impedance of TCSC and MOV combination. In the proposed approach, PCA of angles between positive and negative sequence components of voltage current has been carried out to extract the pattern and to declare the fault direction accurately. The double-circuit line with TCSC is simulated using PSCAD/EMTDC software. The performance of the proposed technique is tested for numerous test cases, and it was found to be accurate.     

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。     

面向工程实际的TCSC底层阻抗控制仿真

TCSC的底层阻抗控制是整个装置实现与否的关键。本文从工程实际出发，充分考虑各个环节的实际情况．建立了符合实际的TCSC底层控制模型．并对其中的一些关键性技术问题进行了很好的解决。基于本模型的仿真对于实际工程具有较强的指导意义。本文还提出一套阻抗控制方法和晶闸管全触发方法．仿真结果证明．提出的控制方法切实可行．具有较好的工程意义.