基于TCSC和SVC的电力系统次同步振荡抑制研究

摘要

输电线路中使用串联电容补偿，可减少输电损耗，增加传输容量，提升经济效益。而当采用了串补的输电系统中的汽轮发电机组受到扰动时，就会因机网耦合而彼此互激，发生次同步谐振。大功率半导体技术的发展大大推进了柔性输电的进步，FACTS设备在电力系统各方面研究中得到了广泛的应用，在抑制次同步振荡上也不例外。
　　本文首先介绍了次同步振荡的主要研究内容，并对汽轮发电机轴系的模型进行了详细分析，阐述了SSDC一般设计思路和本文中所采用的设计过程。然后分别研究了采用TCSC和SVC抑制次同步振荡。
　　针对TCSC常规控制无法阻尼系统次同步振荡的问题，分别采用分模态控制方法和改进模态控制方法在TCSC开环控制上附加次同步阻尼控制器。基于IEEE次同步第一测试模型进行了电气阻尼分析和时域仿真分析，而且考虑了TCSC安装位置的影响。而对电力系统中常用TCSC配合固定电容进行补偿的问题，对二者不同配比设计控制器，并分析了附加次同步阻尼控制器之后的电气阻尼。PSCAD/EMTDC中的暂态仿真验证了电气阻尼分析的结果。
　　SVC在电力系统中得到了广泛的应用，然而SVC的开环控制和闭环自动电压调节无法有效阻尼系统次同步振荡，因而文中基于分模态控制方法设计了附加次同步阻尼控制器。分析了SVC开环控制上附加该控制器之后的电气阻尼，并研究了将所设计的SVC移动到其他位置和容量变化时的电气阻尼，最后采用时域仿真验证了所设计的次同步阻尼控制器的有效性。