TCSC对电力系统次同步振荡阻尼特性的影响

摘要

可控串联电容补偿(thyristor controlled series compensation,TCSC)是柔性交流输电(flexible AC wansmission systems，FACTS)家族的一个重要成员，利用TCSC抑制次同步谐振(subsynchronous resonance，SSR)一直是学术界和工程界重视的课题。因此，研究TCSC对串联补偿引起的次同步谐振和复杂交直流并列输电系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)的影响有着较大的理论意义和实用价值。本文主要研究内容如下：
　　 采用时域仿真实现的复数力矩系数法(测试信号法)和时域仿真法，研究了TCSC对电力系统电气阻尼特性的影响。基于IEEE第一标准测试模型(IEEE First Benchmark)，将其中部分固定串联补偿电容改造为TCSC，在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件上建立了详细的TCSC闭环定阻抗控制、闭环定电流控制和闭环定功率控制模型。测试信号法结果表明，TCSC的导通角对系统电气阻尼特性有很大影响，同导通角不同控制方式的TCSC对SSR的抑制能力几乎相同。而时域仿真表明三种控制方式下TCSC对SSR的抑制能力还是有差异的。分析了两种研究方法所得结果的差异，结果表明测试信号法不能完全反映TCSC的动态过程是造成结果差异的原因。
　　 采用小扰动叠加方法，在TCSC的工频电流源上叠加一个微小次同步频率分量的电流源，推导了TCSC等效次频阻抗表达式。根据TCSC整体呈等效零电阻的特性，导出了TCSC等效工频电阻表达式，分析了TCSC等效次频电阻和等效工频电阻之间的关系以及TCSC等效工频电阻产生的原因。在此基础上，分析了TCSC抑制次同步谐振的电阻性机理和电抗性机理。分析表明，TCSC抑制SSR的机理在于电阻效应和电感效应等的综合作用，其中电抗性机理起主导抑制作用。基于对TCSC抑制SSR的机理分析，提出了TCSC抑制SSR的导通角的选择的评价方法。
　　 采用时域仿真实现的复数力矩系数法(测试信号法)，研究了一个含串联电容补偿的交直流并列运行系统的次同步振荡问题。基于EPRI7节点测试系统，研究该系统交流输电线路无串补、带有固定串联补偿和装有TCSC三种情况下的系统的电气阻尼特性，考察了交直流并列运行系统中TCSC改善系统电气阻尼的作用。结果表明TCSC不仅能抑制交流线路的次同步振荡，同时也改善了并列运行的直流输电线路的次同步振荡阻尼，并且TCSC的阻抗特性和导通角的大小有关，不同的导通角度对系统的阻尼特性有不同的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2可控串联补偿技术

1.2.1 TCSC的工作原理和基本特性

1.2.2 TCSC工程应用

1.2.3 TCSC理论研究

1.3次同步振荡的研究现状

1.3.1次同步振荡的定义

1.3.2次同步振荡类型及机理

1.3.3次同步振荡问题的分析方法

1.3.4次同步振荡的抑制措施

1.4本文的主要工作

第二章TCSC控制方式对系统电气阻尼特性的影响

2.1引言

2.2测试信号法

2.3 TCSC闭环控制方式

2.3.1定阻抗控制

2.3.2定电流控制

2.3.3定功率控制

2.4不同TCSC闭环控制方式对电气系统阻尼特性的影响

2.4.1 TCSC同控制方式不同导通角度对电气系统阻尼特性的影响

2.4.3时域仿真结果分析

2.5 小结

第三章TCSC等效阻抗特性及其抑制次同步谐振机理分析

3.1引言

3.2 1TCSC等效阻抗特性数学模型

3.3 TCSC工频电压相移

3.4解析结果仿真验证

3.5 TCSC抑制次同步谐振的机理

3.6 TCSC抑制次同步谐振的能力分析

3.7时域仿真

3.8小结

第四章TCSC对交直流并列输电系统次同步振荡的影响

4.1引言

4.2次同步振荡机理

4.2.1串补引起SSO的机理

4.2.2HVDC引起SSO的机理

4.3待研究模型

4.3.1TCSC控制方式

4.3.2直流输电(HVDC)模型

4.4 TCSC对交直流并列运行系统阻尼特性的影响

4.4.1 HVDC与无串补的交流线路并列运行的阻尼特性

4.4.2 HVDC与固定串补的交流线路并列运行的阻尼特性

4.5仿真验证

4.5.1 HVDC与无串补的交流线路并列运行

4.5.2 HVDC与固定串补的交流线路并列运行

4.5.3 HVDC与安装TCSC的交流线路并列运行

4.6小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文