可控串联补偿控制系统的设计及实现

介绍了可控串联补偿装置的基本结构及其对控制系统的要求 ,设计并实现了符合控制要求的可控串联补偿控制系统 ,系统包括触发器和控制器的软硬件 ,TCSC控制系统的功能采用模块化设计 ,具有较高的通用性和可扩展性。设计实现了可控串联补偿装置在 3种不同的工作模式下灵活快速地转换。给出了此控制器的实验结果。

天广可控硅控制串联补偿暂态稳定及次同步谐振初步研究

结合2003年计划投产的我国第1个TCSC工程———天广可控硅控制串联补偿(TCSC)工程,对其提高南方电网稳定水平的作用进行分析。还对一种在工程中应用的次同步谐振分析方法进行介绍。

一种改进的PWM整流器间接电流控制方案仿真

对PWM整流器的模型分析表明 ,常规间接电流控制 (亦称幅相控制 )方式在本质上是静态解耦控制 ,过渡过程中超调电流过大 ,直流电流偏移 ,及动态响应慢是其内在缺点。本文提出了一种动态解耦的串联补偿控制方案 ,适当配置补偿器的极点可达到任意期望速度且无过冲的电流响应。仿真表明 ,新型控制方案无需检测交流输出电流 ,又能达到采用电流反馈的直接电流控制方式所具有的动态性能。

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500kV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。

TCSC与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法

输电系统的暂态稳定性极易受到不确定参数和未知扰动的影响,而基于某一工作点的线性化模型的控制方法无法解决这些不确定因素带来的问题。因此,提出了一种晶闸管控制串联补偿装置TCSC(thyristor con-trolled series compensation)与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法,将自适应反步(adaptive backstepping)算法和L2增益控制相结合。首先对系统进行降阶;然后递推地构造每个子系统的耗散不等式,通过自适应律和子系统控制律的设计,让子系统满足耗散性,从而保证子系统的鲁棒扰动抑制能力;最后,对装设TCSC的单机无穷大输电系统模型故障情况进行仿真。结果表明,所设计的ARCC方法可以明显改善发电机功角和TCSC接入点电压的动态响应,从而提高电力输电系统的暂态稳定性。

TCSC控制的一种新自适应Backstepping方法

针对带有TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的单机无穷大电力系统,提出一种新的TCSC自适应非线性控制Backstepping方法.该方法不仅保留了系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且突破了经典的确定性等价性原理来设计参数估计器和动态反馈控制器.仿真结果表明,与基于传统自适应Backstep-p ing得到的控制设计相比较,这种新方法在系统响应和自适应速度方面具有更优越的性能,从而为工程应用提供了一种有效的选择.

基于网络局部暂态能量的TCSC控制策略的研究

大扰动下可控硅串联补偿装置控制策略的易实现性、对系统运行方式、故障状态、网络结构的适应性等问题是可控硅串联补偿装置能否实用化的关键。基于结构保持的多机系统的拓扑能量函数,在探索了系统故障后暂态势能在网络中的分布变化特点基础上,提出大扰动下仅依赖于本地输入信号的TCSC(可控硅控制串联补偿)的控制规律,不仅控制规律简单易行,而且在实际系统中的仿真结果表明了该控制规律的有效性。

抑制次同步谐振的TCSC主动阻尼控制

采用同步电压反转(synchronous voltage reversal,SVR)触发控制的可控串联补偿电容(thristor controlled series compensator,TCSC)本身不会诱发系统的次同步谐振(sub-synchronous resonance SSR),而且因为其在次同步频率范围内固有的感性阻抗特性,一直以来工程中都把TCSC作为一种缓解SSR的有效措施。虽然采用SVR触发的TCSC可缓解系统SSR的压力,但其本身却无法主动抑制SSR,该文提出一种TCSC的附加控制——主动阻尼控制,通过调节TCSC的触发,可使系统在危险振荡模式下向机组提供正值的电气阻尼,从而更好地抑制SSR。时域及频域的仿真也验证了该主动阻尼控制的有效性。

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。

基于非参数化模型的TCSC与SVC控制

考虑到电力系统实际应用中很难获得准确的网络拓扑和参数 ,使得 FACTS控制器的参数化模型的建立与验证极为困难 ,提出采用采样调节器设计技术进行晶闸管控制串联补偿器( TCSC)与静止无功补偿器 ( SVC)的控制 ,以提高系统的暂态稳定水平。所采用的采样调节器设计技术只需事先获得系统的开环阶跃响应 ,完全建立在非参数化模型之上 ,它不但能保证闭环系统的稳定性和优越的动态性能、稳态零误差 ,而且对电力系统的非线性及运行点的变化具有足够的鲁棒性。最后 ,通过 NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真验证 。

基于六脉波电压源逆变器的SSSC直流电容电压控制机理

对一个包含静止同步串联补偿器(SSSC)的纯感性线路的三相系统,计算了基于六脉波电压源逆变器(VSI)的SSSC在感性、容性补偿方式下一周期内的交、直流侧电流及直流电容电压;结合PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真,全面分析了电流对直流电容充放电的影响、开关器件导通周期。计算、仿真及分析结果表明当SSSC注入的串联可控电压与线路电流正交时,电容电流对电容的充放电不起作用,SSSC与系统间仅交换无功;当不完全正交时,电容电流影响电容的充放电,SSSC与系统间不仅交换无功,亦交换有功。

UPFC与其他FACTS装置的协调控制研究

基于统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)以及目前常用柔性交流输电系统(flexible alternative current transmission systems,FACTS)装置(晶闸管控制串联补偿器(thyristor controlled series compensation,TCSC)、静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)等)模型,对它们之间的协调控制原理进行机制分析,借助仿真分析获得各种装置关键控制参数及其控制规律;然后提出同时考虑统一潮流控制器及其他FACTS装置的协调控制策略,以IEEE-9节点系统验证该策略的可行性;最后将其应用到实际分区电网中,实现基于模糊综合评判的分层协调控制。

TCSC抑制次同步谐振的原理及控制器设计

基于主动阻尼控制的思想,结合相位补偿的方法,设计了晶闸管控制串联电容器补偿(TCSC)次同步阻尼控制器(SSDC)。给出了SSDC的结构及基于IEEE的测试系统模型,该SSDC在达到提升整个次同步频段阻尼的基础上,大大降低了相位补偿设计的难度。通过时域仿真,结果表明加入SSDC能将系统13～40Hz频段内的电气阻尼提高为正,消除了该次同步频段内的次同步危险。

TCSC非线性自适应鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定及外部扰动的带有TCSC(thyristor controlled series compensation)的单机无穷大母线系统的鲁棒控制问题.针对描述单机无穷大母线系统的非线性三阶模型,将自适应理论和L2增益干扰理论相结合,并用逆推法构造出系统的存储函数,设计出了系统的非线性自适应鲁棒控制器.所设计的控制器不仅能够保证系统状态有界,而且能够有效地抑制外部干扰对系统输出的影响.仿真结果表明,所设计的控制器能够在很短的时间内使系统恢复稳定的状态,说明其控制是有效的.

基于自适应动态面方法设计的TCSC控制器

针对带有TCSC的单机无穷大母线系统的三阶模型,在考虑阻尼系数未知的情况下,利用自适应动态面方法设计控制器,并获得自适应参数替换律.此设计方法由于加入了2个低通滤波器,既避免了传统的逆推算法对模型的不确定性反复多次求导,又避免了因"微分项的爆炸"引起的算法复杂性,从而简化了算法.所设计的鲁棒自适应动态面控制器保证了闭环系统的半全局渐进稳定并且使得输出跟踪所期望的轨迹.仿真研究结果表明了所设计的控制器的有效性和可行性.

用于抑制低频振荡的TCSC鲁棒控制设计

基于H∞鲁棒控制理论,提出了一种附加阻尼控制器的设计方法,对含有TCSC的单机无穷大系统,建立了状态空间方程,利用MATLAB工具箱求出H∞控制器传递函数。仿真结果表明,该策略具有良好的鲁棒性,能提高系统阻尼,有效地抑制低频振荡,提高了电力系统的稳定性。

基于变耦电抗法的无功补偿系统理论研究

分析了TCR并联电容后其基波阻抗与晶闸管触发角之间的关系,对其存在的死区问题进行了具体讨论。利用变耦电抗法,即通过晶闸管开关装置控制的多种联结方式,改变二次侧的互感器的匝数,从而改变其磁耦合来调节互感器一次侧的等效电抗。在调节系统无功功率时可有效地避免死区,降低设备容量。

基于H桥级联D-SSSC实现的多端口电源潮流控制

针对传统静止同步串联补偿器(SSSC)应用于分布式电源(DGs)系统中存在的电压等级、系统损耗及模型差异等问题,提出一种基于H桥级联分布式SSSC(D-SSSC)实现的DGs系统潮流控制方法。首先,在建立DSSSC统一数学模型的基础上,指出多电平级联拓扑对于DGs中压电网的适用性。在此基础上,指出D-SSSC同一时刻对有功、无功功率调节的唯一性特征,并对比两种直流母线电压(定、变直流母线电压)控制方法。最后,基于1 000 kW双端供电DGs输电系统进行D-SSSC实验,结果表明D-SSSC对DGs输电系统潮流控制的可行性。此外,变直流母线电压对提升D-SSSC系统运行效率及抑制电磁干扰(EMI)具有一定积极意义。

考虑谐波特性的简化TCSC动态相量法模型

对TCSC进行精确、快速仿真和有效控制,使用基于时变傅里叶级数的动态相量法进行建模。为提高模型精度在推导过程中考虑了电容电压的谐波特性,同时有效解决了动态相量法本身固有的状态空间方程阶数随着计及频率成分增加而迅速增长的问题,使得TCSC的动态特性最终由一个两阶的状态空间方程描述。仿真结果表明,该模型在整个容性工作区域都有较高的精度,即使在接近谐振点的区域,误差也低于1%。通过与时域模型的比较,验证了所提出模型的精确性、有效性和快速性。

通过SVC和TCSC联合改善异步机风电场暂态电压稳定性研究

用静止无功补偿器(SVC)和可控硅控制串联补偿器(TCSC)进行联合补偿,以提高异步风机风电场的暂态电压稳定性。在Matlab/Simulink中搭建了风电场及相关电网模型,通过仿真计算验证了SVC和TCSC对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的作用。研究结果表明:在风速随机波动的情况下,SVC能动态地补偿无功功率,保持系统的暂态稳定性;当接入电网发生三相短路的大扰动故障时,TCSC能够有效地恢复机端电压,提高了风电场的低电压穿越能力。