面向工程的可控串补装置（TCSC）阻抗控制的研究与开发实现

论文摘要

可控串联补偿(TCSC)是灵活交流输电系统(FACTS)的重要成员之一,它通过改变晶闸管的触发角来实现对TCSC基波阻抗的大范围平滑调节。阻抗控制是TCSC的最基本控制功能,TCSC对电力系统潮流的控制和暂态稳定的控制最终都要转化为对TCSC基波阻抗的控制。本论文以国家科技示范工程—伊冯可控串补工程的应用实施为研究背景,对适用于实际工程的TCSC阻抗控制方法进行了详细的仿真研究与试验验证,主要研究工作包括以下几个方面:1)全面分析了TCSC阻抗控制的相关方法及其原理,在此基础上提出了易于工程实现的基于阻抗修正的TCSC阻抗闭环复合控制方法。通过PSCAD/MTDC仿真软件详细仿真分析了同步信号、阻抗开环控制、阻抗闭环复合控制对TCSC阻抗特性的影响,指出了采用基于阻抗修正的阻抗闭环复合控制方法对TCSC基波阻抗的稳态特性、暂态特性及整个阻抗控制区间的控制鲁棒性都具有良好的控制效果。2)设计了实现TCSC阻抗控制功能的控制器,包括测量单元、调节触发单元、TFR录波单元与监控单元,阐述了各单元的功能、硬件结构及软件设计等。3)搭建了TCSC小容量低压试验模型,并在该模型上验证了所提出的基于阻抗修正的阻抗闭环复合控制方法及所设计的TCSC阻抗控制器,对试验结果与数字仿真结果进行了比较,分析说明了二者的不同之处,并研究了TCR支路电抗器品质因数对TCSC基波阻抗的影响。4)对伊冯TCSC装置进行了现场试验,试验结果表明本文所设计的基于阻抗修正的阻抗闭环复合控制方法具有良好的控制效果,并用现场试验数据进一步说明了伊冯TCSC采用阻抗闭环复合控制对系统出现的次同步振荡的阻尼作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第一章 绪论
• 1.1 FACTS的概念及其分类
• 1.2 可控串补的发展历史及工程应用
• 1.2.1 发展历史
• 1.2.2 工程应用
• 1.3 课题背景及本论文的主要工作
• 第二章 可控串补的基本概念及其工作特性
• 2.1 引言
• 2.2 可控串补的基本概念
• 2.2.1 可控串补的结构
• 2.2.2 可控串补的数学模型
• 2.2.3 可控串补的运行模式
• 2.2.4 可控串补在电力系统中的作用
• 2.3 可控串补的工作特性
• 2.3.1 TCSC装置的V-I特性曲线
• 2.3.2 TCSC装置的X-I特性曲线
• 2.4 小结
• 第三章 可控串补的阻抗控制功能的仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 TCSC的阻抗控制方法
• 3.2.1 开环控制
• 3.2.2 闭环控制
• 3.2.3 PID控制的原理
• 3.2.4 基于定阻抗控制的TCSC闭环PID复合控制方法
• 3.3 TCSC的阻抗控制仿真
• 3.3.1 仿真软件
• 3.3.2 仿真模型的建立
• 3.3.3 阻抗表的建立
• 3.3.4 同步信号的选取
• 3.3.5 阻抗开环控制的仿真
• 3.3.6 阻抗闭环控制的仿真
• 3.4 小结
• 第四章 可控串补的阻抗控制功能的实现与试验
• 4.1 引言
• 4.2 可控串补阻抗控制功能的实现
• 4.2.1 测量单元
• 4.2.2 调节触发单元
• 4.2.3 TFR单元
• 4.2.4 监控单元
• 4.3 可控串补阻抗控制功能的低压试验
• 4.3.1 低压模型的建立
• 4.3.2 TCSC的稳态运行试验
• 4.3.3 TCSC的暂态阶跃试验
• 4.3.4 TCR支路电抗器品质因数对TCSC基波阻抗的影响
• 4.4 伊冯可控串补现场试验
• 4.4.1 稳态试验
• 4.4.2 阶跃试验
• 4.4.3 闭环控制对SSO的阻尼作用
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢