计及负荷随机性含风电电力系统TCSC多目标优化配置

为实现可用输电能力和电压稳定的双重改善,提出一种考虑风电和负荷随机性的灵活交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)多目标优化配置方法。首先推导基于拉丁超立方、k-means聚类和蒙特卡洛抽样三者相结合的系统场景生成技术。然后以区域间可用输电能力和电压稳定指标L为目标,建立晶闸管控制串联电容器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)多目标优化配置模型。最后通过增加混沌初始化和变惯性权重设置改进多目标粒子群算法以求解所建模型。基于改进的IEEE30节点系统,对比了最可能发生的系统场景配置TCSC前后的非劣解集和模糊最优解,分析了极端系统场景配置TCSC前后的优化结果。仿真结果表明,所提场景处理方法、多目标优化模型和改进算法在解决相关问题上具有有效性。

TCSC实验装置研制中的若干问题研究

结合可控串联补偿器TCSC(ThyristorControlledSeriesCompensation)物理实验装置的研制,讨论了与实验装置主电路元件参数选择的相关问题。以恒定正弦电流源激励下TCSC时域稳态分析和数字仿真结果为基础,详细分析了TCSC运行中的等效基频电抗与TCSC装置元件工作条件之间的关系,讨论了电抗器参数对于该关系的影响。所得结论对于TCSC物理实验装置中主电路和相关测量控制系统的设计和实现具有指导意义。

TCSC抑制次同步谐振的机理研究及其参数设计

正确地分析TCSC频率阻抗特性是评价TCSC抑制SSR能力的基础。该文给出了考虑导通角变化的三维频率阻抗图,该图清晰地表明:当目标导通角小于临界导通角时,TCSC低频阻抗特性存在一个容性曲面,只有越过临界导通角后低频视在阻抗才表现为感性。基于IEEE第一基准模型的数字仿真分析验证了频率阻抗计算方法和结果的正确性,深入阐明了TCSC抑制SSR的物理机理以及要实现完全抑制SSR需满足的工作条件。在此基础上还讨论了TCSC主电路的参数设计原则,使得TCSC不仅能满足工频基波阻抗调节特性的要求,而且能最大限度地提高对SSR的抑制能力。

TCSC的动态基频阻抗特性分析

ＴＣＳＣ的动态基频阻抗特性分析对研究含ＴＣＳＣ线路上的线路保护的特性具有重要意义。采用数值仿真分析的方法，详细研究了ＴＣＳＣ动态基频阻抗与滤波器、触发角、故障条件下ＴＣＳＣ是否旁路、短路时刻及短路地点等多种因素的关系，认为在选定滤波器的条件下，ＴＣＳＣ对故障的应对方式是影响动态基频阻抗变化规律的最重要因素。

TCSC暂态过程中晶闸管导通角特性的研究

当晶闸管触发角发生阶跃时 ,由于 TCSC电路固有的电磁暂态特性 ,使得电容电压过零点发生偏移 ,因此导通角不会立刻达到预定目标值。文章首先给出并证明了触发角阶跃变化与初始导通角之间的定性关系 ;然后通过分析晶闸管导通期间电容电压的解耦特性 ,推导出导通角的估算公式 ,定量地描述了暂态过程中导通角的变化规律。数字仿真验证了上述分析结论并进一步发现 :导通角变化趋势与 TCSC基频阻抗特性是完全一致的 。

TCSC-STATCOM控制对风电并网系统电压稳定性的改善

针对风电并网系统中存在电压稳定性问题,提出一种可控串联补偿装置和静止同步补偿器联合控制的方法。该方法应用于风电并网系统中,采用静止同步补偿器双闭环反馈控制和可控串联补偿装置相结合的方法来保证系统在运行过程中有足够的无功功率来维持其正常工作。同时在Matlab/Simulink仿真软件中建立相应的仿真模型。通过对在不同工况下运行的算例波形进行研究分析,结果表明TCSC和STATCOM联合控制能有效快速恢复故障后风电并网处电压,提高电压的稳定性及风电场的故障穿越能力。且比TCSC或STATCOM单独控制所取得的效果更好。

用于TCSC阻抗控制的变参数PID方法

TCSC阻抗控制是实现TCSC其他控制功能的基础。为较好地实现TCSC阻抗控制，采用数字仿真的方法，对TCSC详细模型进行了研究，找出了阻抗控制的规律，提出了用于TCSC阻抗控制的变参数PID方法。该方法克服了传统PID控制器的缺点，有较强的鲁棒性，可适用于不同的命令客抗。通过在实际工程的仿真计算，证明该方法具有良好的阻抗控制效果。

TCSC与SVC用于提高输电系统暂态稳定性的仿真研究

针对电力系统中存在的暂态稳定性问题,为保证足够的传输功率且不必在故障时切机,考虑同时采用晶闸管控串联补偿器(TCSC)和静止无功补偿器(SVC)来提高系统保持同步的能力。采用多机系统中TCSC和SVC以能量函数法为指导的控制策略,不仅能提高系统功角稳定,而且与网络参数无关,具有较强的鲁棒性。对于典型的高压远距离交流输电系统,采用NETOMAC仿真软件进行了仿真,研究了TCsC和sVC以及一些辅助措施在各种严重故障下对提高系统暂态稳定性的作用。通过比较证实了所采用的控制策略具有有效性和优越性。

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（15kvar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。

TCSC动态基频阻抗对距离保护的影响

可控串联电容补偿（TCSC）动态基频阻抗特性对距离保护的影响与固定串联电容补偿（FSC）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、动态特性的变化、保护范围及动作速度等方面也存在差别。在FSC线路上能运行的距离保护在TCSC线路上仍然能很好地运行。

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三种控制方法抑制系统低频振荡的有效性。

选择最佳TCSC安装地点提高电力系统电压稳定性

选择最佳的 FACTS安装地点以提高电力系统的电压稳定性是一个重要而又实际的问题。负荷裕度是一种被一致认可的基本的电压稳定指标 ,文中推导了负荷裕度对线路电抗的灵敏度 ,该灵敏度可以被用来衡量在不同线路上装设 TCSC提高电压稳定性的效用 ,文中以此为指标选择最佳 TCSC的安装地点。该方法对系统的模型没有特殊要求 ,因而诸如负荷电压特性之类对电压稳定影响较大的因素可被考虑在内 ,从而提高了结果的准确性和实用性。最后在 IEEE1 4节点系统中应用该方法 。

可控串补(TCSC)的谐波特性分析

采用数字仿真方法，通过离散傅里叶变换，分析了在ＴＣＳＣ稳态运行、工况调整过程及短路过程中ＴＣＳＣ线路电压、电流谐波的变化规律及波形畸变率的变化情况，着重分析了短路过程中触发角、短路时刻、短路地点、系统参数及短路后 ＴＣＳＣ是否旁路对ＴＣＳＣ线路波形畸变率的影响，主要结论是：在非故障状态下，电压、电流波形畸变率均在允许范围内；故障状态下畸变率增大，对系统电压质量和安全稳定运行带来影响。

TCSC功率振荡阻尼控制器的设计

提出了一种基于测试信号法的TCSC功率振荡阻尼(POD)控制器的设计方法,避免了计算量庞大的状态矩阵特征值计算。该方法由3步组成:第1步,利用测试信号法辨识出电力系统的区域间振荡模式和设计POD控制器所需要的信息;第2步,比较不同输入信号的留数比来选择POD控制器的各个备选输入信号;第3步,用补偿留数相位的方法对POD控制器参数进行整定。通过比较POD控制器安装前后低频振荡阻尼比的变化和时域仿真说明了该设计方法的有效性,且适用于大规模电力系统。

用TCSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)对于阻尼电力系统低频振荡具有重要意义。文章重点从工程应用方面分析了TCSC装置阻尼低频振荡的系统结构与工作原理,确定了阻尼控制输入量的选取原则,并在有无功率振荡阻尼的情况下进行了动模实验,从而验证了TCSC阻尼低频振荡的效果。

TCSC次同步谐振附加阻尼控制器

针对晶闸管控制的串联补偿电容器(TCSC)无法彻底消除系统次同步谐振(SSR)的问题,基于相位补偿原理设计了TCSC的附加阻尼控制器。通过对发电机转速差信号进行适当的放大和移相,产生附加控制信号来调节TCSC的触发角,使TCSC能够在整个次同步频段提供正的电气阻尼来抑制次同步谐振。基于IEEE SSR第一标准测试系统的频域和时域仿真表明,所设计的TCSC附加控制器能够有效抑制SSR。

TCSC抑制次同步谐振的机理分析

基于对 TCSC次同步频率等效阻抗特性的研究 ,分析了 TCSC次同步频率等效电阻和等效电抗对抑制次同步谐振 (SSR)的不同作用。发现系统中 SSR的抑制主要取决于 TCSC的次同步频率等效电抗特性 ,而 TCSC的次同步频率等效电阻对 SSR的抑制本质上是一个能量转换过程 ,它只能在一定程度上削弱 SSR,不可能彻底消除 SSR。

TCSC动态基频阻抗对故障分量保护的影响

分析了ＴＣＳＣ对故障分量保护包括负（零）序功率方向保护、工频故障分量距离保护及工频故障分量方向保护的影响，认为：与常规串联补偿线路上的保护相比，在ＴＣＳＣ线路上故障分量保护的性能不会降低。

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(ThyristorControlledSeriesCompensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况,将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示,用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程,同时保留了系统的非线性特性,运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡,保证单机无穷大系统的暂态稳定。

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。