静止同步串联补偿器的运行死区特性研究

采用静止同步串联补偿器(SSSC)可以控制线路功率,提高电网的输电能力和灵活性,但其不能独立控制线路的有功功率和无功功率,在部分工况下可能存在运行死区,需要对其运行特性进行详细分析。本文基于SSSC的结构特性和基本原理,通过理论推算和相量图分析,研究不同线路初始工况下,SSSC在调节线路有功功率时与线路交换的功率特性,得出SSSC在线路初始有功功率和无功功率反向的情况下,若不采用直流辅助电源,则存在容性补偿的运行死区。通过仿真证明了理论分析结果的正确性,可为后续SSSC工程应用的设计和运行控制提供参考。

静态同步串联补偿器（SSSC）对系统振荡抑制功能的仿真

静止商步串联补偿器（Static Synchronous Series Compensator）属于灵活交流输电系统（FACTS）家族成员之一。静止同步串联补偿器在功率振荡抑制器（POD controller）控制下，可以对暂态情况下的系统功率振荡起到一定的抑制作用。本文将通过对一个实例的仿真来说明SSSC在暂态情况下对系统功率振荡的抑制能力。

基于EMTDC的静态同步串联补偿器稳态及暂态特性分析

通过对静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机理的分析,提出了应用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)技术的SSSC控制器实现方案。控制回路设计中通过对正弦参考波相角偏移量的控制使直流电容电压保持恒定。SSSC稳态时的主要作用是对被补偿线路有功功率进行调控,控制器设计中综合考虑了调制系数与补偿方式(容性或感性)之间的相关性,实现了对线路有功功率的灵活控制,响应速度和波动都满足要求。利用PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真工具搭建了包括EPRI-7节点系统、SSSC电压源逆变器及其触发控制回路,以及相应的测量、分析模块的详细电磁暂态仿真模型。仿真实现了SSSC的稳态及暂态功能,计算结果证明了控制回路的有效性和系统模型的正确性。同时对直流电容取值及耦合变压器电抗和变比对SSSC特性的影响进行了初步分析。

静态同步串联补偿器稳态特性分析与详细数学模型的建立

通过数学推导得出了静态同步串联补偿器(SSSC)的功率传输特性及包含交直流系统的详细数学模型。数学模型对SSSC的交流部分和直流部分分别进行分析和数学建模,并通过交、直流侧功率守恒将二者联系在一起。利用EMTDC提供的元件库,搭建了含单机无穷大系统及SSSC装置的仿真系统。SSSC装置包括二电平、六脉冲电压源逆变器及其SPWM脉冲发生回路。利用EMTDC中的控制模块构建了典型的PI控制回路,实现对线路潮流的实时控制。仿真结果验证了SSSC功率传输特性及其数学模型的正确性。

静止同步串联补偿器(SSSC)的非线性鲁棒H∞控制策略研究

为了提高静止同步串联补偿器(SSSC)的稳定性和灵活性,同时考虑到SSSC直流侧储能电容电压的动态调节过程以及各状态量之间的相互作用,建立了含不确定性干扰参数的SSSC五阶动态仿射非线性系统数学模型。在鲁棒H∞控制方法的基础上,利用SDM反馈线性H∞方法设计出了系统的非线性鲁棒控制器。针对设计过程中的Riccati方程,利用Matlab鲁棒控制工具箱,求解得到控制器的具体控制参数。利用Matlab进行系统的建模仿真,通过与传统的非线性最优控制系统的仿真效果对比,验证了该控制器在提高电力系统稳定性上的有效性和优越性。

静止同步串联补偿器SSSC

介绍了静止同步串联补偿器(SSSC)的原理、特性及实现,并对其发展及应用作了展望。

静止同步串联补偿器变参数非线性暂态稳定控制器的设计

静态同步串联补偿器(SSSC)对发电机暂态电动势、转子角速度等的直接影响为阻尼电力系统低频振荡提供了可能。文章在电力系统转子运动方程中计及了SSSC的作用,提出了SSSC的自适应变参数非线性控制方法。以SSSC 注入电压的相角和幅值调制系数为控制变量,在电力系统分析综合程序(PSASP)中利用用户自定义模型和程序接口(UD&UPI)建立了SSSC的暂态控制器,并利用EPRI-7 节点系统进行了暂态仿真,仿真结果验证了文中控制方法抑制低频振荡的有效性。

静止同步串联补偿器与静止无功补偿器的相互作用分析与协调控制

以同一系统中静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的共同作用为研究对象,建立了2者的数学参数模型,推导出控制器之间相互作用的量化关系式。通过控制参数分析和仿真分析得出结论:灵活交流输电(FACTS)装置的控制方式和电气耦合程度对SSSC和SVC的相互作用有很大影响。最后基于直接反馈线性化(DFL)方法设计了SSSC和SVC协调控制器,仿真结果验证了该协调控制策略的有效性。

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器

从静止同步串联补偿器(SSSC)的原理和特性出发,分析了其稳态特性和数学模型,研究对比了SSSC及其它FACTS装置潮流建模的方法,通过分析节点导纳矩阵和雅可比矩阵的修正,提出了利用附加节点注入电流法建立SSSC潮流模型的方法,并分析了此方法的优点。在电力系统分析综合程序PSASP中,利用用户接口程序实现了SSSC的潮流建模,结合开发的潮流控制模块,解决了含SSSC装置的大系统仿真问题。在EPRI-7节点系统的分析计算中,验证了理论分析的正确性和SSSC潮流模型的控制作用。并与相同控制条件下TCSC特性作了比较,结果表明:SSSC能够以更小的输出功率实现相同的控制效果,而且在小功率情况下,SSSC的优势更加明显。

基于自抗扰控制器的级联多电平静态同步补偿器控制系统

级联多电平静态同步补偿器(STATCOM)是强耦合非线性系统,采用传统PID控制和现代控制理论难以得到满意的控制效果。为了提高系统的动态性能和鲁棒性,文中根据自抗扰控制器(ADRC)的原理提出了级联多电平STATCOM的自抗扰控制方案。自抗扰控制器的设计不需要精确的STATCOM参数和数学模型,它内部的扩张状态观测器可以估计出系统内扰(包括模型的不确定项和耦合项)和外扰的实时作用并给予补偿,从而实现无功电流和有功电流的解耦自抗扰控制。仿真和试验结果表明,自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能。

全球首个静止同步串联补偿器(SSSC)在天津正式投运

2018年12月6日,天津石各庄220 kV静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)科技示范工程顺利完成168 h试运行,标志着全球首个静止同步串联补偿器正式投入运行。SSSC技术基于电压源换流器,通过向输电线路注入可控电压,调节线路电压幅值和相位,实现对线路和临近电网的潮流重新分配与优化。作为柔性交流输电(FACTS)家族成员,SSSC自20世纪80年代提出至今.

静止同步串联补偿器次同步谐振多模式阻尼控制器设计

在远距离内输电线路中串入固定电容器,可能会引起次同步谐振(SSR),为此,在串补系统中使用了基于电压源换流器(VSC)的新一代串联补偿装置静止同步串联补偿器(SSSC)来替代部分固定电容器。首先分析了SSSC基本运行原理,通过对VSC输出电压幅值和相位的控制,使SSSC能够向线路中注入串联的容性电压,相当于提供了串联补偿电容。分析了不同容量SSSC的电气阻尼特性,针对SSSC原有控制抑制次同步谐振效果不佳的缺点,设计了SSSC次同步谐振多模式阻尼控制器。通过通带内低相移的扭振模式带通滤波器滤出系统每个扭振模式信号后再进行相位补偿,使SSSC能够在所有扭振频率附近提供正的电气阻尼。基于测试系统的频域和时域仿真结果表明,简单地增加SSSC的容量并不能有效地化解系统发生次同步谐振的风险,所设计的多模式阻尼控制器不仅能够阻止发电机和串补线路之间次同步谐振的产生,并且能有效地减小所需SSSC装置的容量。

静止同步串联补偿器的变结构控制器设计

为了提高静止同步串联补偿器的稳态性能和补偿灵活性,采用变结构控制设计其控制器,整个设计基于对输电线路电流的锁相。由于SSSC的数学模型在dq坐标下是一个非线性强耦合系统,文中采用基于非线性反馈的逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型,设计出伪线系统的变结构控制律,对直流侧的隐动态采取PI控制。最后建立SSSC的仿真模型对其进行仿真试验并同PI控制进行了比较。结果表明本控制策略的高效性。

含有限流式静止同步串联补偿器的直流配电网

将固态限流器(FCL)与静止同步串联补偿器(SSSC)连接,构成限流式静止同步串联补偿器(SSSCFCL)。将SSSC-FCL连入直流配电网后,能够改善配电网的电能质量,提高配电网的稳定性。提出了含有SSSC-FCL的双层环状直流配电网拓扑结构,利用PSCAD/EMTDC对提出的拓扑结构进行建模,对直流配电网的正常工况和故障情况进行了仿真。仿真结果表明:SSSC-FCL能够对线路的潮流进行调节;当系统发生故障时,FCL模块能够有效限制短路冲击电流,同时保障非故障线路正常运行,提高了直流配电网的稳定性。

计及静止同步串联补偿器的线路P-Q曲线电压稳定分析

提出了一种新的静止同步串联补偿器(staticsynchronous series compensator,SSSC)的恒功率控制模型,并将此模型运用于电力系统潮流计算中。仿真计算了IEEE-14节点系统在安装SSSC前后的有功、无功损耗变化;在线路的P-Q约束条件下,推导了一种新的基于线路P-Q曲线的电压稳定计算公式,得出了相应的电压稳定指标,计算分析了SSSC安装前后对电压稳定的影响。通过仿真和计算分析可以得到,安装SSSC后能明显地改善系统的电压稳定。与其他方法相比,文中所提方法具有快速简洁的优点,进而具备一定的实际应用价值。

静止同步串联补偿器的机电暂态特性研究与仿真

静止同步串联补偿器(SSSC)是FACTS家族中新兴的串联补偿元件,对其暂态特性的研究有助于使其更好地与继电保护装置及重合闸的协调配合。在介绍SSSC基本原理的基础上,根据加入SSSC后单机无穷大系统的动态方程,利用Matlab中的电力系统仿真库搭建了含SSSC的单机无穷大系统,并对其机电暂态特性进行了仿真。仿真结果表明系统发生故障后SSSC能有效地抑制功率振荡,并且SSSC不同的投入方式所产生的抑制效果不同。在此基础上还总结了区内区外故障时SSSC的投入运行方式,且线路区内故障时SSSC若以旁路运行方式投入则能达到最佳效果。

静止同步串联补偿器的恒阻抗模型及其双闭环控制策略

考虑到静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)输出电压相位与线路电流相位的垂直关系、逆变器的损耗以及直流侧电容电压的波动过程,在两相同步旋转d-q坐标系下建立SSSC的恒阻抗模型。在分析此模型的基础上提出SSSC的双闭环控制策略,即电容电压控制和线路阻抗控制。在电容电压控制环中,选取SSSC为控制对象,电容电压为控制目标;在阻抗控制环中,选取含SSSC的输电线路为控制对象,线路阻抗为控制目标。在Matlab/Simulink动态仿真环境中搭建SSSC的恒阻抗模型及控制系统的仿真模型,并对线路阻抗的调节过程和电容电压的变化过程进行仿真,仿真结果证明了所建立模型和所提出控制策略的有效性和实用性。

静止同步串联补偿器的启停策略

静止同步串联补偿器(SSSC)因启动困难问题一直制约其工程应用和发展。提出一种可转换的带外接充电支路的SSSC电路,将其充电状态和正常运行状态设计为2种不同的工作模态;详细分析基于上述电路的SSSC启停方案,即基于网侧旁路开关的"零电流分"启动策略和"零电压合"停运策略,实现SSSC启停过程中系统的稳定;最后,在南京220kV西环网统一潮流控制器(UPFC)工程上验证了所提SSSC启停策略的正确性。

含静止同步串联补偿器的电力系统电压稳定性奇异值分析法及指标计算

提出了一种静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)混合模型,推导了电力系统中加入SSSC模型后的潮流方程。在潮流计算和奇异值分解的基础上,构建了基于SSSC混合模型和奇异值分解的电压稳定性弱节点判别指标及最危险负荷增长方式指标。利用奇异值分析法,深入分析了在负荷平均增长和最灵敏节点负荷增长2种情况下,SSSC对电力系统电压稳定性的影响。研究了采用弱节点判别指标和最危险负荷增长方式指标确定系统最薄弱节点和负荷增长最快节点的方式。证明了在系统最薄弱节点和负荷增长最灵敏节点线路中加入SSSC后能提高电力系统电压稳定性。对IEEE14节点系统进行了仿真计算,验证了所构建的SSSC混合模型以及2个电源稳定性分析指标的可行性、有效性和适用性。

静止同步串联补偿器控制方式及特性研究

基于dq同步旋转坐标系建立静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的数学模型,采用电压外环电流内环的双环控制实现对SSSC的控制。基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,考虑仅由固定电容提供串补及其中部分由SSSC提供串补的2种补偿方案,利用测试信号法计算2种补偿方案下发电机组的次同步阻尼特性,并进一步分析SSSC在次同步频率范围内的阻抗特性。研究表明:次同步频率下串有SSSC支路的阻抗特性与串有等值电容支路的阻抗特性相似,但SSSC所呈现的容抗小于固定电容的容抗,且SSSC还呈现较大的电阻分量。因此,串有SSSC的系统次同步谐振点将偏移,且谐振点附近的负阻尼大大减小,这将有利于缓解次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。