可控硅控串聯(lián)電容補(bǔ)償器TCSC的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用研究報(bào)告

1、-. z.可控硅控串聯(lián)電容補(bǔ)償器(TCSC)的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用研究報(bào)告摘要可控串聯(lián)電容器(TCSC)補(bǔ)償裝置是在常規(guī)串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)上開展而來的一種新型電力裝置。由于采用晶閘管快速控制，其基頻等值阻抗可以在較大*圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，既可以呈現(xiàn)容性電抗，也可以呈現(xiàn)感性電抗。TCSC的出現(xiàn)為電網(wǎng)運(yùn)行控制提供了新的手段。除了具有常規(guī)串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之外，TCSC可以用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制、阻尼功率振蕩控制、SSR抑制以及動(dòng)態(tài)潮流控制等。TCSC裝置是一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、控制靈活以及容易實(shí)現(xiàn)的器件。正因?yàn)門CSC具有這些特點(diǎn)，因此在工業(yè)中較早投入應(yīng)用。本文將通過簡(jiǎn)單介紹TCSC裝置的構(gòu)造及其工作原理，詳細(xì)討論TC

2、SC裝置的阻抗調(diào)節(jié)特性，以及考慮裝置額定運(yùn)行參數(shù)約束時(shí)TCSC裝置的工作特性，從而歸納出TCSC裝置的控制模式。其中，TCSC作為一項(xiàng)高可靠性和經(jīng)濟(jì)性的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)，在現(xiàn)代電網(wǎng)中的應(yīng)用正在逐漸推廣，口前全世界有多個(gè)TCSC工程在投人運(yùn)行。本文還將針對(duì)TCSC裝置在現(xiàn)代電網(wǎng)中的工程應(yīng)用做出簡(jiǎn)要介紹，為從事TCSC的工程人員提供參考。關(guān)鍵字：可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器；構(gòu)造原理；工作特性；控制模式；工程應(yīng)用1 緒論可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)是在常規(guī)固定串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的根底上為適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的需要而開展起來的。早期的可控串聯(lián)補(bǔ)償器采用機(jī)械開關(guān)投切串聯(lián)電容器(Mechanically Switched Seri

3、es Capacitor，簡(jiǎn)稱MSSC)來實(shí)現(xiàn)，它采用分段投切方式改變對(duì)線路阻抗的補(bǔ)償程度。由于機(jī)械開關(guān)動(dòng)作速度較慢，因此，這種補(bǔ)償裝置只主要用于電網(wǎng)潮流控制。隨著大功率電力電子器件技術(shù)的成熟和開展，出現(xiàn)了利用晶閘管控制的串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)，包括晶閘管控制串聯(lián)電容補(bǔ)償器(Thyristor Controlled Series Capacitor，簡(jiǎn)稱TCSC)和晶閘管投切串聯(lián)電容補(bǔ)償器(Thyristor Switched Series Capacitor，簡(jiǎn)稱TSSC)。與機(jī)械開關(guān)控制的補(bǔ)償裝置相比，晶閘管控制補(bǔ)償裝置可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)補(bǔ)償度的快速調(diào)節(jié)，其性能可以滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制和快速潮流控制的需要

4、。與MSSC和TSSC相比，TCSC具有阻抗連續(xù)可調(diào)節(jié)的優(yōu)秀性能，因此，該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)提出，就受到了電力工業(yè)界和電力系統(tǒng)研究人員的廣泛關(guān)注。2TCSC裝置的構(gòu)造原理及其工作特性本章將介紹TCSC裝置的根本構(gòu)造及其工作原理，對(duì)TCSC電路的阻抗調(diào)節(jié)特性、裝置工作特性進(jìn)展了深入分析。2.1TCSC裝置的根本構(gòu)造 TCSC具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、控制靈活和容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，因此是較早投入工業(yè)應(yīng)用的一種FACTS裝置。圖2.1是一種典型的工程實(shí)際應(yīng)用TCSC的構(gòu)造，它由一組固定容量的串聯(lián)電容器和一個(gè)TCSC組成。工程上常常采用這樣的組合實(shí)現(xiàn)輸電線路阻抗的可控串聯(lián)補(bǔ)償，有的TCSC是通過將現(xiàn)有固定串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置中的

5、一局部改造為TCSC來完成的。由圖可以看出，整個(gè)TCSC裝置的一次設(shè)備由主電路模塊、操作控制模塊和測(cè)量模塊等三局部組成。圖中，斷路器CB3及隔離開關(guān)DS1、DS2和DS3構(gòu)成了裝置的控制模塊，它通過一定的開關(guān)順序控制操作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置平安可靠地投入和退出運(yùn)行，CB1還可以兼作緊急狀態(tài)下裝置的二級(jí)保護(hù)。主電路模塊包括固定串聯(lián)電容器和TCSC。固定串聯(lián)電容器用于瞬態(tài)電容器過電壓保護(hù)的MOV和間隙保護(hù)元件，以及用于投切固定串聯(lián)電容器的旁路斷路器CB2。旁路斷路器CB2支路上設(shè)置有用于限制電容器放電電流的阻尼電抗器。和固定串聯(lián)補(bǔ)償電路構(gòu)造相比，TCSC主電路子模塊增加了一個(gè)由雙向晶閘管控制的電抗器支路

6、(Thyristor Controlled Reactor，簡(jiǎn)稱TCR )。電抗器用于控制TCSC的阻抗，其參數(shù)對(duì)于TCSC裝置的阻抗調(diào)節(jié)特性具有重要的影響，同時(shí)也兼作TCSC旁路斷路器支路的阻尼元件。該TCSC電路省去了在固定串聯(lián)電容補(bǔ)償中采用的間隙保護(hù)元件，這是因?yàn)樵赥CSC晶閘管控制方式下，可以快速實(shí)現(xiàn)電容器的保護(hù)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以有多個(gè)固定串聯(lián)補(bǔ)償子模塊和TCSC子模塊串聯(lián)組成整個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償裝置。測(cè)量系統(tǒng)的任務(wù)是為裝置工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)控制和保護(hù)提供實(shí)時(shí)有效的信息，因此，所有與裝置工作特性以及保護(hù)功能相關(guān)的變量都需要由該模塊進(jìn)展測(cè)量。用于裝置控制功能的輸電線路電流，母線電壓，以及用于裝

7、置保護(hù)功能的電容器兩端的電壓和支路中的電流、電容器組間的不平衡電流、MOV支路電流和晶閘管支路電流等都是需要測(cè)量的電氣量。注意到電容器的接線采用四組一樣的電容器組按照橋型方式連接，其電容參數(shù)等效于一組電容器的參數(shù)。這樣連接的目的是為了方便地實(shí)現(xiàn)電容器組的故障監(jiān)測(cè)。通過檢測(cè)中間橋路上流過的不平衡電流就可以監(jiān)測(cè)是否出現(xiàn)了電容器組的內(nèi)部故障。測(cè)量系統(tǒng)是連接裝置中電氣主回路和用于控制保護(hù)的二次系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，出于絕緣和電氣隔離的考慮，工程實(shí)際TCSC裝置中的測(cè)量元件通常采用光電轉(zhuǎn)換器件。由于整個(gè)TCSC裝置將串聯(lián)接入高壓輸電系統(tǒng)運(yùn)行，因此，必須監(jiān)視主回路安裝平臺(tái)對(duì)大地的絕緣狀態(tài)，這是通過測(cè)量泄漏電流來

8、實(shí)現(xiàn)的。2.2TCSC根本運(yùn)行模式和阻抗調(diào)節(jié)特性1、TCSC根本運(yùn)行模式由于TCSC是一種串聯(lián)運(yùn)行的FACTS元件，因此，在分析TCSC的運(yùn)行模式和阻抗調(diào)節(jié)特性時(shí)，將線路電流作為外部鼓勵(lì)電源考慮。根據(jù)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，先考慮單相TCSC電路，如圖2.2所示。圖中，線路電流iLINE是TCSC的外部鼓勵(lì)輸入電流，電容器電壓uC和晶閘管支路電流iTH是TCSC裝置的狀態(tài)量，電容器電流iC等于線路電流iLINE和晶閘管支路電流iTH的差。電路中各個(gè)電氣量的參考方向如圖中箭頭所示。晶閘管觸發(fā)控制信號(hào)是TCSC的控制輸入。由圖可以看出，在線路電流不變的情況下，通過周期性地觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管，將在TCSC電

9、路中產(chǎn)生環(huán)路電流iTH。正是這個(gè)環(huán)路電流影響了電容器的充電電流iC，從而可以改變電容器兩端的電壓uC。最終改變了接入輸電線路的阻抗的大小。根據(jù)晶閘管導(dǎo)通狀況的不同，TCSC電路有三種根本運(yùn)行模式，即：晶閘管全關(guān)斷模式(電抗器退出運(yùn)行)、晶閘管旁路模式(電抗器全值接入)和微調(diào)運(yùn)行模式(電抗器可調(diào)接入)。TCSC的微調(diào)運(yùn)行模式又可分為容性微調(diào)運(yùn)行和感性微調(diào)運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。圖2.3和圖2.4是TCSC裝置與上述幾種根本運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)的電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行波形圖。圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，用電角度表示;縱坐標(biāo)為各有關(guān)電氣量，均用標(biāo)么值表示，其中電流量的基準(zhǔn)值為線路電流的峰值，電壓量的基準(zhǔn)值為基準(zhǔn)線路電流單獨(dú)流過串聯(lián)

10、電容器時(shí)產(chǎn)生的電容電壓峰值。圖中，和是按照兩種不同方式定義的晶閘管控制角。稱為觸發(fā)延遲角，表示電容電壓過零點(diǎn)(晶閘管開場(chǎng)承受正向電壓)到晶閘管開場(chǎng)導(dǎo)通時(shí)刻之間的電角度差：是觸發(fā)越前角，定義為晶閘管導(dǎo)通時(shí)刻相對(duì)于隨后的電壓過零點(diǎn)的超前時(shí)間(用電角度表示)。兩者之間滿足關(guān)系式=-。表示晶閘管導(dǎo)通區(qū)間的電氣角度，即晶閘管導(dǎo)通角。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，=2。圖2.3(a)的運(yùn)行方式對(duì)應(yīng)為晶閘管觸發(fā)延遲角為=180。的情況，相應(yīng)的觸發(fā)越前角=0o。在這種運(yùn)行方式下，晶閘管處于全關(guān)斷狀態(tài)，TCR支路電流iTH=0，電容器電流就等于線路電流。這時(shí)的TCSC相當(dāng)于一個(gè)固定串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，其等效電抗就是電容器的

11、標(biāo)稱容抗*c。這種運(yùn)行模式稱作晶閘管全關(guān)斷(以下簡(jiǎn)稱BLOCK)運(yùn)行模式。當(dāng)觸發(fā)延遲角從180o開場(chǎng)減小，即增大觸發(fā)越前角時(shí)，晶閘管開場(chǎng)局部導(dǎo)通，TCSC模塊中出現(xiàn)了如圖2.3(b)所示的脈沖狀環(huán)路電流。圖中，=150o，=60o;由于環(huán)路電流iTH的基波分量與線路電流反相，兩者共同作用的結(jié)果，使得電容器電流基波分量與線路電流同相，幅值大于線路電流。由于電容器電壓基波分量滯后于線路電流90o，幅值大于線路電流單獨(dú)通過電容器時(shí)產(chǎn)生電壓的基波分量幅值，因此，這時(shí)的TCSC等效為一個(gè)容性電抗，其數(shù)值大于電容器的標(biāo)稱容抗*c。在不考慮暫態(tài)變化過程的情況下，的導(dǎo)通角變化*圍內(nèi)，如逐漸增大觸發(fā)越前角，晶閘

12、管的導(dǎo)通角將逐漸增大，在一定TCSC裝置的等效阻抗表現(xiàn)為逐漸增大的容抗特性。TCSC的這種運(yùn)行方式稱為容性微調(diào)運(yùn)行方式。隨著觸發(fā)延遲角的進(jìn)一步減小，晶閘管導(dǎo)通角將繼續(xù)增大。當(dāng)導(dǎo)通角大于*一特定值之后，TCSC電路將呈現(xiàn)與圖2.3完全不同的運(yùn)行特性，其運(yùn)行波形如圖2.4所示。在圖2.4(a)中，觸發(fā)延遲角=138o，晶閘管導(dǎo)通角到達(dá)一個(gè)較大的數(shù)值，=840o這時(shí)，TCSC模塊中的環(huán)路電流i。仍然為連續(xù)的脈沖電流，但是其基波分量的幅值將大于線路電流的幅值，其相位與線路電流一樣，兩者的共同作用會(huì)使電容器電流的基波分量與線路電流反相。這時(shí)，電容器電壓基波分量超前線路電流90o，TCSC等效阻抗為感抗。

13、在一定的區(qū)間內(nèi)，連續(xù)改變導(dǎo)通角，TCSC的等效感抗也發(fā)生連續(xù)變化。TCSC的這種運(yùn)行方式稱為感性微調(diào)運(yùn)行方式。圖2.4(b)是觸發(fā)延遲角=90o時(shí)的情況，在理想情況下，兩只反并聯(lián)的晶閘管導(dǎo)通角各為180o，使TCR支路連續(xù)導(dǎo)通，這時(shí)TCSC裝置等效于電容器和電抗器的并聯(lián)運(yùn)行。環(huán)路電流i。根本上是連續(xù)的正弦變化量，與線路電流同相，數(shù)值上略大于線路電流，結(jié)果使電容器電流在數(shù)值上遠(yuǎn)小于線路電流，產(chǎn)生的電容器兩端的電壓在相位上超前線路電流，幅值很小，TCSC模塊呈現(xiàn)小值等效感抗。TCSC的這種運(yùn)行模式稱為晶閘管旁路(以下簡(jiǎn)稱BYPASS)運(yùn)行模式。圖2.5和圖2.6分別給出了上述TCSC的三種根本運(yùn)行

14、模式下的各支路基波電流分布示意圖，圖中，箭頭方向一樣表示相位一樣，相反則表示相位相差180o;箭頭粗細(xì)形象地代表基波電流幅值的大小。在TCSC裝置的實(shí)際應(yīng)用中，還需要區(qū)分如下的兩種不同旁路運(yùn)行模式，即：斷路器旁路運(yùn)行模式和晶閘管旁路運(yùn)行模式。除了上述的晶閘管旁路運(yùn)行模式外，實(shí)際TCSC裝置中往往包含用斷路器旁路TCR的電路，斷路器的閉合可以構(gòu)成TCSC的斷路器旁路運(yùn)行模式。晶閘管旁路運(yùn)行模式的作用是向TCSC裝置提供快速的控制和保護(hù)手段，而斷路器旁路模式是用來退出TCSC或者因?yàn)門CSC內(nèi)部故障而采取的保護(hù)措施。和TSSC和MSSC相比，TCSC的特點(diǎn)是它可以工作在微調(diào)運(yùn)行模式下。在微調(diào)運(yùn)行模

15、式下，TCSC晶閘管支路在半個(gè)周波內(nèi)局部導(dǎo)通，由此產(chǎn)生周期性的環(huán)路電流作用于電容器充電過程，從而改變了TCSC電路的等效電抗。由于TCR支路的控制觸發(fā)角可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而其等效阻抗也可以在一定*圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生變化。而對(duì)于TSSC和MSSC來說，電容器的并聯(lián)支路是通過晶閘管或者機(jī)械開關(guān)來控制的，該支路要么全導(dǎo)通，要么完全關(guān)斷，分別只能對(duì)應(yīng)于TCSC的晶閘管旁路運(yùn)行模式和全關(guān)斷運(yùn)行模式。2、TCSC等效基頻阻抗與晶閘管控制角之間的關(guān)系由上述分析可知，周期性的環(huán)路電流是TCSC等效電抗可連續(xù)調(diào)節(jié)的直接原因，這里晶閘管控制觸發(fā)角的大小成為TCSC裝置的控制變量，通過改變晶閘管的控制觸發(fā)角可以改變TCSC

16、電路中的環(huán)路電流，從而改變TCSC的等效電抗。因此，基于對(duì)晶閘管電流的分析，可以得到TCSC穩(wěn)態(tài)工頻電抗與晶閘管控制角(用觸發(fā)越前角表示)之間的關(guān)系，如公式(2-1)所示55。 (2-1)式中：，為電容器和電抗器環(huán)路的諧振角頻率。為工頻角頻率。方程(2-1)表示了恒定正弦電流源鼓勵(lì)條件下TCSC的工頻等效電抗。可見TCSC的工頻等效阻抗特性由圖2.2中電容器和電抗器的參數(shù)共同決定。公式(2-1表示的微調(diào)運(yùn)行模式下TCSC穩(wěn)態(tài)工頻阻抗特性如圖2.7所示。圖中橫坐標(biāo)是觸發(fā)延遲角，縱坐標(biāo)是TCSC工頻穩(wěn)態(tài)等效電抗，采用標(biāo)么值表示，其基準(zhǔn)值是串聯(lián)電容器標(biāo)稱容抗。并且在這里定義容性電抗為正，感性電抗為負(fù)

17、。由圖可以看出：(1)TCSC晶閘管觸發(fā)延遲角的控制*圍是90o到180o，在該*圍內(nèi)，TCSC的穩(wěn)態(tài)阻抗特性分為容性運(yùn)行區(qū)和感性運(yùn)行區(qū)。在感性運(yùn)行區(qū)和容性運(yùn)行區(qū)之間的轉(zhuǎn)換過程中，要經(jīng)過一個(gè)諧振點(diǎn)。與諧振點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制觸發(fā)延遲角res的大小由電感和電容的參數(shù)決定。(2)當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間(res,180o內(nèi)時(shí)，TCSC呈現(xiàn)容性等效電抗運(yùn)行特性。觸發(fā)延遲角為180o時(shí)對(duì)應(yīng)于晶閘管全關(guān)斷運(yùn)行模式，對(duì)應(yīng)的等效容抗數(shù)值最小，即電容器標(biāo)稱容抗*c，標(biāo)么值為1.0p.u.。從180o逐漸減小觸發(fā)延遲角(增大觸發(fā)越前角)，TCSC等效容抗逐漸增大，對(duì)應(yīng)于容性微調(diào)運(yùn)行模式。(3)當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)

18、間90o,res)內(nèi)時(shí)，TCSC呈現(xiàn)感性等效電抗運(yùn)行特性。觸發(fā)延遲角為90o時(shí)等效感抗*Bypass數(shù)值最小，對(duì)應(yīng)于晶閘管旁路運(yùn)行模式，等效感抗在數(shù)值上等于電容電抗和電感電抗的并聯(lián)，一般遠(yuǎn)小于1.0p.u.。從90o開場(chǎng)逐漸增大觸發(fā)延遲角，在到達(dá)諧振角res之前，TCSC感性等效電抗逐漸增大，對(duì)應(yīng)于感性微調(diào)運(yùn)行模式。(4)單模塊TCSC的阻抗調(diào)節(jié)*圍具有一定的*圍。最小容抗為電容器標(biāo)稱容抗，對(duì)應(yīng)于BLOCK運(yùn)行模式;最小感抗對(duì)應(yīng)于BYPASS模式時(shí)的等效電抗*Bypass。TCSC裝置的等效阻抗在數(shù)值上小于*C的容抗以及小于*Bypass的感抗是不可能得到的。另一方面，由于靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)

19、生過大的工作電壓和電流，因此，為保證TCSC的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，必須將觸發(fā)控制角限制在一定的*圍內(nèi)。在感性運(yùn)行區(qū)，觸發(fā)延遲角不允許超過最大觸發(fā)延遲角MA*，對(duì)應(yīng)的最大等效感抗為*LMA*;在容性運(yùn)行區(qū)，最大觸發(fā)越前角不能超過MA*，對(duì)應(yīng)的最大等效容抗為*CMA*。3、考慮電容器電壓時(shí)間過載特性的TCSC晶閘管控制角調(diào)節(jié)*圍 線路電流一定的情況下，在容性運(yùn)行區(qū)增加觸發(fā)越前角，或者在感性運(yùn)行區(qū)增大觸發(fā)延遲角，電容器電壓都會(huì)相應(yīng)地增大，導(dǎo)致TCSC呈現(xiàn)增大的等效阻抗特性。另一方面，一樣的晶閘管控制角下，線路電流越大，則電容器上產(chǎn)生的電壓越高?？紤]到實(shí)際電容器的電壓承受能力是有限的，因此，對(duì)實(shí)際運(yùn)行的TCSC

20、，其阻抗控制*圍與線路電流的大小也必須有相應(yīng)的限制。 圖2.8表示的是在不同的線路電流鼓勵(lì)條件下，考慮電容器電壓承受能力時(shí)，TCSC的阻抗調(diào)節(jié)特性圖。橫坐標(biāo)為晶閘管觸發(fā)延遲角，以電氣角度為單位;縱坐標(biāo)為電容器電壓標(biāo)么值，基準(zhǔn)值為額定線路電流(最*續(xù)運(yùn)行電流)單獨(dú)流過電容器時(shí)產(chǎn)生的壓降。圖中每一條曲線代表了一種線路電流水平下晶閘管控制角變化與電容工作電壓的關(guān)系。中間虛線所在的位置為諧振控制角的位置，虛線左側(cè)對(duì)應(yīng)于感性運(yùn)行區(qū)，右側(cè)對(duì)應(yīng)于容性運(yùn)行區(qū)。按照串聯(lián)電容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，串聯(lián)電容器設(shè)計(jì)具有電壓時(shí)間過載特性。比擬典型的情況是，當(dāng)工作電壓不超過額定電壓時(shí)，電容器可以24小時(shí)連續(xù)工作;當(dāng)工作電壓到達(dá)額定

21、值的1.5倍時(shí)，電容器可以短時(shí)間(典型值30分鐘)承受過負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)必須間隔2小時(shí)前方可再次承受同樣的過負(fù)荷;當(dāng)工作電壓到達(dá)額定電壓的2倍時(shí)，電容器可以過載工作幾秒鐘(典型值10秒鐘)。這些電壓限制條件相應(yīng)地在圖中給出，以說明在給定的線路電流水平下，晶閘管控制角的運(yùn)行限制*圍。由圖2.8可以形成這樣的概念：(1)在線路電流小于最*續(xù)工作電流時(shí)，電流值越小，TCSC阻抗在容性運(yùn)行區(qū)的可控運(yùn)行*圍越寬。在連續(xù)運(yùn)行區(qū)，線路電流較低時(shí)甚至有可能實(shí)現(xiàn)輸電線路電抗的完全補(bǔ)償。除了在連續(xù)運(yùn)行區(qū)可以以較大的等效阻抗運(yùn)行之外，還可以通過控制晶閘管，使之主動(dòng)運(yùn)行于短時(shí)過載狀態(tài)，這是TCSC區(qū)別于固定串聯(lián)補(bǔ)償裝置

22、只能被動(dòng)地承受過負(fù)荷的一個(gè)重要特點(diǎn)。(2)當(dāng)線路電流超過最*續(xù)工作電流之后，TCSC短時(shí)過負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，這時(shí)在調(diào)節(jié)TCSC等效阻抗時(shí)，必須考慮電容器過載電壓時(shí)間特性的限制。短時(shí)過負(fù)載狀態(tài)下TCSC的等效阻抗仍然在一定*圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)*圍與過載電流大小有關(guān)。這種工作特性對(duì)于提高電力系統(tǒng)在故障后的短時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)非正常運(yùn)行方式的性能具有很重要的作用。(3)在線路電流到達(dá)額定值2倍的情況下，仍然有可能保持TCSC在電網(wǎng)中運(yùn)行，并且它仍然具有一定的阻抗調(diào)節(jié)能力。這一特性對(duì)于平息故障切除后系統(tǒng)功率搖擺的過程非常有用。(4)從感性運(yùn)行區(qū)可以看到，晶閘管旁路狀態(tài)下，TCSC甚至可以在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，承受幾

23、倍于額定電流的故障電流。其承受能力與電容器和電抗器的工頻電抗比值有關(guān)。充分利用其短時(shí)間過載能力，可以使之承受更大的故障電流。由于具有這一特點(diǎn)，TCSC的晶閘管旁路運(yùn)行模式常常被用于在故障狀態(tài)下保護(hù)串聯(lián)電容器，并且因?yàn)檫@時(shí)TCSC無須退出電網(wǎng)運(yùn)行，因此可以保證在故障恢復(fù)過程中，快速地控制TCSC，使之按照有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，轉(zhuǎn)換到需要的運(yùn)行模式運(yùn)行。2.3TCSC裝置的工作特性受到設(shè)備元件電壓電流工作特性及其額定參數(shù)的限制，TCSC元件必須工作在允許的*圍內(nèi)。由上面的分析知道，TCSC裝置元件的工作電壓和電流決定于線路電流水平以及觸發(fā)控制角，而觸發(fā)控制角的大小也就決定了TCSC運(yùn)行電抗的大

24、小。因此，TCSC裝置的工作能力與運(yùn)行參數(shù)(線路電流和運(yùn)行電抗)之間存在確定的關(guān)系。正確理解這種關(guān)系，無論是對(duì)于裝置參數(shù)的設(shè)計(jì)還是運(yùn)行參數(shù)確實(shí)定，以及在系統(tǒng)特性的計(jì)算時(shí)都是非常必要的。通常采用TCSC裝置的對(duì)外V-I曲線或者裝置的*-I曲線來描述TCSC裝置的穩(wěn)態(tài)工作特性。1、TCSC裝置的V-I特性曲線圖2.9給出了用電容電壓(V)和線路電流(I的關(guān)系表示的單模塊TCSC工作特性。橫坐標(biāo)為線路電流標(biāo)么值，以TCSC額定工作線路電流(記為IR，即為TCSC連續(xù)運(yùn)行的最大工作電流)為基準(zhǔn)。縱坐標(biāo)表示電壓的標(biāo)么值，其基準(zhǔn)值為額定線路電流在電容器上產(chǎn)生的電壓降，即：VB=IR+*C。圖中，容性可控運(yùn)

25、行區(qū)域是一個(gè)三角形區(qū)域。根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的不同，有不同的電壓、電流極限，表示實(shí)際裝置的運(yùn)行約束條件。從原點(diǎn)出發(fā)的每一條直線代表一個(gè)常數(shù)電抗值。圖中標(biāo)有晶閘管全關(guān)斷的那根直線代表的是TCSC晶閘管支路電流為零時(shí)的容性等值電抗，數(shù)值上等于電容器的標(biāo)稱*C。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)間增加時(shí)，電容器電壓增加，結(jié)果增大了TCSC的等效容性電抗，對(duì)應(yīng)于在圖中將常數(shù)電抗直線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。TCSC的可控容性電抗變化*圍是電容電壓和線路電流的函數(shù)，最大典型值是三倍電容器工頻電抗(3p.u.)，如圖中標(biāo)有最大觸發(fā)越前角的直線所示?？刂七\(yùn)行區(qū)的常數(shù)電抗線并不總是延伸到原點(diǎn)，這是因?yàn)樗械木чl管都具有一個(gè)最小觸發(fā)導(dǎo)通電壓，低于該電壓

26、的時(shí)候晶閘管不會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通。另外，在工程上晶閘管閥的觸發(fā)電路電源取自*些閥支路電流，因此當(dāng)線路電流很低時(shí)，限制晶閘管的正確觸發(fā)受到限制。結(jié)果使TCSC具有最小電流和電壓限制，低于該值的時(shí)候晶閘管觸發(fā)不可靠。TCSC的電壓電流限值限制了其運(yùn)行區(qū)域，TCSC模塊調(diào)節(jié)電抗的能力受裝置所能承受相關(guān)電壓能力的限制。當(dāng)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行于容性區(qū)域時(shí)，電壓限值由串聯(lián)電容器額定連續(xù)運(yùn)行電壓確定，如公式(2-2所示：VR=IR*R(2-2)式中：IR是通過TCSC裝置的額定(最大)連續(xù)運(yùn)行線路電流的工頻有效值;*R是額定連續(xù)運(yùn)行電抗，對(duì)應(yīng)于額定電流IR時(shí)允許的最大工頻容性電抗;VR是TCSC連續(xù)額定運(yùn)行時(shí)的工頻電壓有效

27、值。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，特別是對(duì)于那些在己有的固定串聯(lián)補(bǔ)償裝置上進(jìn)展改造的TCSC工程，連續(xù)額定運(yùn)行點(diǎn)可能會(huì)定義為BLOCK運(yùn)行模式，即有*R=*C。然而，實(shí)際上TCSC更多地運(yùn)行于微調(diào)控制模式，這時(shí)*R不等于*C，如圖2.9中虛線所示。 在圖2.9中，標(biāo)有咋的水平線就代表串聯(lián)電容器的工作電壓限制條件。TCSC應(yīng)該可以連續(xù)運(yùn)行在由電壓VR限制的運(yùn)行區(qū)域，即圖中標(biāo)有I的運(yùn)行區(qū)域，阻抗可調(diào)節(jié)*圍為lp.u.到3p.u.之間。但是盡管運(yùn)行電抗可以控制在lp.u.和3p.u.之間變化，如果產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電壓超過了VR，控制器會(huì)根據(jù)裝置短時(shí)和動(dòng)態(tài)過載時(shí)間限制條件自動(dòng)減小運(yùn)行電抗指令*ORDER，直到電容電壓不大

28、于VR為止。 圖2.9中VT代表TCSC串聯(lián)電容器可以短時(shí)承受的過電壓值，對(duì)應(yīng)的水平直線代表相應(yīng)的電壓限制條件，它和*ORDE。變化*圍共同確定的運(yùn)行區(qū)域(圖中標(biāo)有II的運(yùn)行區(qū)域)是TCSC短時(shí)過載運(yùn)行區(qū)。圖中，I表示在額定運(yùn)行電抗點(diǎn)時(shí)TCSC可以承受的最大短時(shí)過載電流。TCSC短時(shí)承受過負(fù)荷的運(yùn)行時(shí)間典型值為30分鐘。電容器額定過電壓VT一般為VR的1.35到1.5倍。IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在這樣的過載情況下，電容器在其壽命期間應(yīng)該可以承受大約300次過載。 圖2.9中VD表示TCSC暫態(tài)過程中TCSC承受過電壓的能力，對(duì)應(yīng)的水平線與* ORDE。變化*圍共同確定的運(yùn)行區(qū)域(圖中標(biāo)有III的運(yùn)行

29、區(qū)域)是TCSC的動(dòng)態(tài)過電壓運(yùn)行區(qū)。圖中I。表示在額定運(yùn)行電抗點(diǎn)時(shí)TCSC可以承受的最大暫態(tài)過載電流。TCSC在暫態(tài)過程中承受過載的典型持續(xù)時(shí)間為10秒鐘。凡的典型值為2倍VR。位于由凡確定的水平線上的虛線(標(biāo)有吹)代表TCSC裝置過電壓保護(hù)水平，對(duì)應(yīng)于MOV或者其他保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作電壓值。 TCSC在感性區(qū)運(yùn)行的情況如圖2.9縱軸負(fù)方向的多邊形區(qū)域所示。感性運(yùn)行受到最大觸發(fā)延時(shí)角(標(biāo)有最大觸發(fā)延遲角的直線)和最大晶閘管電流(標(biāo)有最大晶閘管電流的直線)的限制。兩者之間是與諧波熱效應(yīng)(標(biāo)有諧波熱極限的直線)有關(guān)的限制，圖中近似為一恒定的電壓限制。這些諧波將會(huì)使晶閘管和電抗器產(chǎn)生熱效應(yīng)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生接

30、近電容器和氧化鋅避雷器的耐受電壓能力的電壓峰值。出于這種考慮，其影響近似地設(shè)定為定值電壓限制。 標(biāo)有晶閘管旁路的直線代表晶閘管旁路時(shí)TCSC的等效電抗(感性)，它對(duì)應(yīng)于TCSC的最小運(yùn)行感抗。該直線可能向電流軸線方向延伸到很遠(yuǎn)，這是因?yàn)榭赡軙?huì)要求電抗器承受電力系統(tǒng)較大的故障電流。與容性運(yùn)行區(qū)相似，感性運(yùn)行區(qū)也有連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)過載運(yùn)行以及暫態(tài)過載運(yùn)行三個(gè)區(qū)域，分別如圖中標(biāo)記I、II、III所指區(qū)域所示。需要指出的是，圖中的電壓限制線認(rèn)為是有效值電壓。盡管實(shí)際上大多數(shù)設(shè)備都對(duì)峰值電壓敏感，而不是對(duì)有效值電壓敏感，但是因?yàn)門CSC在微調(diào)運(yùn)行方式下，增加*ORDER時(shí)，工頻電壓有效值相應(yīng)成比例地增大，

31、而由于電壓畸變隨之增大，峰值電壓以較小的比例增加。因此這樣的表示方法對(duì)于理解TCSC的特性沒有什么不利的影響。在設(shè)計(jì)TCSC裝置時(shí)，需按照峰值電壓來考慮。此外，用于表示保護(hù)水平的電壓是指峰值電壓。2、TCSC裝置*-I工作特性圖2.10是用運(yùn)行電抗和線路電流之間的關(guān)系來表示的TCSC工作特性，它所表示的信息與圖2.9相似，只是縱坐標(biāo)用電抗代替電壓。連續(xù)容性運(yùn)行區(qū)域如圖中標(biāo)記I所指區(qū)域所示。運(yùn)行區(qū)下邊界即為電容器基頻電抗。上限*M典型值是不超過3p.u.的電抗指令。曲線邊界(實(shí)線所示)表示滿足VR=I*的每一個(gè)連續(xù)運(yùn)行點(diǎn)(*,I)。左邊的邊界是晶閘管能夠可靠觸發(fā)的最小線路電流。從應(yīng)用的角度出發(fā)，

32、TCSC可以運(yùn)行在容性連續(xù)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的任意一點(diǎn)，以控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)潮流。可以是定阻抗控制模式，也可以是定功率傳輸控制模式。圖2.9給出了擴(kuò)展的短時(shí)運(yùn)行區(qū)域，如圖中標(biāo)記II所指區(qū)域所示，曲線邊界(點(diǎn)畫線所示)表示滿足VT=I*的所有運(yùn)行點(diǎn)(*,I)。TCSC可以利用串聯(lián)電容的短時(shí)過流和過壓能力(VT=1.351.5VR)，在該區(qū)域短時(shí)運(yùn)行。由于具有這種能力，TCSC就可以在電流高于連續(xù)額定運(yùn)行電流時(shí)維持恒定電抗，或者根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況短時(shí)地增大其電抗。在動(dòng)態(tài)過程中(典型持續(xù)時(shí)間小于10秒)，TCSC可以運(yùn)行于圖2.9所示的最大運(yùn)行區(qū)域內(nèi)(如圖中標(biāo)記III所指區(qū)域)的任何一點(diǎn)，曲線邊界(虛線所示)表示

33、滿足VD=I*的所有運(yùn)行點(diǎn)(*,I)。TCSC的這一運(yùn)行區(qū)域?qū)τ谄渥枘犭娏ο到y(tǒng)功率振蕩非常重要。當(dāng)應(yīng)用穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果確定電力系統(tǒng)對(duì)TCSC動(dòng)態(tài)過載能力的要求時(shí)必須注意，有些系統(tǒng)穩(wěn)定分析程序簡(jiǎn)單地將TCSC用一個(gè)可變阻抗代表，而沒有考慮到實(shí)際TCSC裝置的最大過電壓與時(shí)間限制的約束條件，這是不全面的。圖2.10中縱軸負(fù)方向的靠近橫軸的水平線表示TCSC在BYPASS模式運(yùn)行時(shí)所呈現(xiàn)的純感性電抗。下方的水平線代表最大觸發(fā)延遲角時(shí)的感性電抗。曲線邊界分別代表連續(xù)運(yùn)行(實(shí)線)、短時(shí)過載運(yùn)行(點(diǎn)畫線)以及動(dòng)態(tài)過載運(yùn)行(虛線)區(qū)域的邊界。從圖2.10中可以清楚地看到單模塊TCSC在容性和感性運(yùn)行區(qū)之間存

34、在阻抗控制斷層，同時(shí)也能看到隨著線路電流的增加，其動(dòng)態(tài)運(yùn)行*圍減小。利用*-I特性曲可以線非常直觀方便地確定TCSC的運(yùn)行*圍。3、多模塊TCSC的工作特性 在*些實(shí)際應(yīng)用的TCSC裝置中，為了可靠地阻尼功率振蕩或者調(diào)整相鄰線路間的潮流，需要相對(duì)平滑的電抗控制。在系統(tǒng)輸電壓力很大的時(shí)候，很可能要求具有TCSC的線路能輸送比連續(xù)額定值高的負(fù)荷，這時(shí)就可能需要平滑的阻抗控制。為了得到這種特性，可以考慮將整個(gè)TCSC裝置分成多個(gè)一樣的模塊。以兩個(gè)模塊的TCSC為例，圖2.11給出了兩模塊組合TCSC的三種可能運(yùn)行區(qū)域。這兩個(gè)模塊可以各自獨(dú)立地在容性*圍或者感性*圍運(yùn)行。當(dāng)兩個(gè)模塊都運(yùn)行在容性微調(diào)模式

35、時(shí)，整個(gè)TCSC的運(yùn)行區(qū)域如圖中標(biāo)記為I的區(qū)域所示。當(dāng)兩個(gè)模塊都運(yùn)行在感性微調(diào)模式時(shí)，整個(gè)TCSC的運(yùn)行區(qū)域如圖中標(biāo)記為III的區(qū)域所示。當(dāng)一個(gè)模塊運(yùn)行于感性微調(diào)模式而另一個(gè)模塊運(yùn)行于容性微調(diào)模式的時(shí)候，整個(gè)TCSC的運(yùn)行區(qū)域覆蓋了單模塊TCSC固有的阻抗調(diào)節(jié)斷層區(qū)，如圖中標(biāo)記為II的區(qū)域所示。由此可見，采用兩個(gè)模塊的組合構(gòu)造擴(kuò)大了TCSC的工作*圍，可以消除阻抗調(diào)節(jié)的跳變區(qū)，得到平滑的調(diào)節(jié)特性。實(shí)際上，TCSC劃分的模塊越多，可用的控制*圍就越大。因此，對(duì)于一樣的裝置容量，使用多模塊構(gòu)造可以獲得比單模塊構(gòu)造更完整的連續(xù)阻抗控制*圍。多模塊構(gòu)造不僅可以起平滑阻抗調(diào)節(jié)的作用，而且在裝置的利用率方

36、面還有其優(yōu)點(diǎn)。合理確定模塊數(shù)目，把一個(gè)模塊設(shè)置為備用對(duì)于提高設(shè)備的利用率非常有益，同時(shí)可以降低模塊備用的費(fèi)用。2.4 小結(jié)TCSC具有BLOCK、BYPASS以及微調(diào)運(yùn)行三種根本運(yùn)行模式。阻抗微調(diào)運(yùn)行模式是TCSC區(qū)別于常規(guī)串聯(lián)補(bǔ)償以及MSSC和TSSC的重要特點(diǎn)。本章簡(jiǎn)要介紹TCSC裝置的構(gòu)造及其工作原理，詳細(xì)討論了TCSC裝置的阻抗調(diào)節(jié)特性以及考慮裝置額定運(yùn)行參數(shù)約束時(shí)TCSC裝置的工作特性。主要結(jié)論如下：(1)在恒定正弦電流鼓勵(lì)的條件下，TCSC的穩(wěn)態(tài)工頻等效阻抗是觸發(fā)控制角的函數(shù)。以電容電壓為參考信號(hào)，TCSC觸發(fā)延遲角的理論調(diào)節(jié)*圍是90O到180O。在該*圍內(nèi)TCSC的穩(wěn)態(tài)阻抗特性

37、分為容性運(yùn)行區(qū)和感性運(yùn)行區(qū)。感性運(yùn)行區(qū)和容性運(yùn)行區(qū)之間的轉(zhuǎn)換要經(jīng)過一個(gè)諧振點(diǎn)。與諧振點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸發(fā)控制延遲角決定于TCSC裝置電感和電容的參數(shù)。(2)單模塊TCSC的基頻等值阻抗具有一定的調(diào)節(jié)*圍。BLOCK運(yùn)行模式下等效容抗最?。籅YPASS模式時(shí)的等效感抗最小。兩者之間的電抗數(shù)值為TCSC的不可能運(yùn)行區(qū)域。另一方面，考慮到靠近諧振點(diǎn)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生過大的工作電壓和電流，以及由于運(yùn)行在這個(gè)區(qū)域時(shí)，TCSC的等值基頻阻抗對(duì)觸發(fā)控制的精度敏感性加劇，而可能導(dǎo)致的觸發(fā)不穩(wěn)定性問題，穩(wěn)態(tài)情況下必須限制觸發(fā)控制角。在感性運(yùn)行區(qū)必須確定一個(gè)最大觸發(fā)延遲角，在容性運(yùn)行區(qū)，必須確定最大觸發(fā)越前角。(3)由于電容器

38、額定電壓參數(shù)的限制，實(shí)際運(yùn)行時(shí)TCSC的阻抗控制*圍與線路電流的大小有關(guān)。線路電流小于最*續(xù)工作電流時(shí)，電流值越小，TCSC阻抗在容性運(yùn)行區(qū)的可控運(yùn)行*圍越寬。 (4)像常規(guī)固定串聯(lián)補(bǔ)償一樣，TCSC也可以運(yùn)行在短時(shí)過負(fù)載狀態(tài)。通過晶閘管控制可以使TCSC主動(dòng)運(yùn)行于短時(shí)過載狀態(tài)，這是TCSC區(qū)別于固定串聯(lián)補(bǔ)償只能被動(dòng)地承受過負(fù)荷的一個(gè)重要特點(diǎn)，。(5)在晶閘管旁路運(yùn)行狀態(tài)下，TCSC甚至可以連續(xù)承受幾倍于額定電流的故障電流。其承受能力與電容器和電抗器的工頻電抗比值有關(guān)。因此故障狀態(tài)下通過晶閘管控制保持TCSC并網(wǎng)運(yùn)行，可以保證在故障恢復(fù)過程中快速地將TCSC轉(zhuǎn)換到所需要的運(yùn)行模式，使之按照有利

39、于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)運(yùn)行。(6)TCSC的工作特性表示了各種不同負(fù)載情況下TCSC的運(yùn)行調(diào)節(jié)*圍。影響TCSC工作特性的主要因素包括電容的額定電壓、電抗器和晶閘管的額定電流以及晶閘管脈沖觸發(fā)精度。TCSC的工作特性常用V-I關(guān)系和*-I曲線來表示。從*-I曲線可以直觀地根據(jù)線路工作電流確定TCSC運(yùn)行電抗可控*圍。(7)單模塊TCSC容性和感性阻抗之間存在著阻抗調(diào)節(jié)斷層。為了滿足電力系統(tǒng)對(duì)于阻抗調(diào)節(jié)的平滑性要求，可以采用多模塊組合的構(gòu)造。多模塊構(gòu)造擴(kuò)大了TCSC的阻抗調(diào)節(jié)*圍，提高了阻抗平滑調(diào)節(jié)性能。3 TCSC裝置的控制模式3.1 開環(huán)控制 TCSC最根本的控制模式為開環(huán)阻抗控制模式，該模式

40、主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)潮流，其控制框圖如圖3-6所示。圖中，*ref、為不包括串聯(lián)電容器電抗的電抗參考值，*ma*、*min為TCSC電抗值的上、下限，*des為TCSC的期望值，*T為TCSC輸出的可調(diào)電抗。由圖3-6可知，線路潮流值或穩(wěn)態(tài)串補(bǔ)度期望值為輸入信號(hào)，以TCSC的參考電抗值*ref。形式被送至控制器，在TCSC等效阻抗上下限值之間，用一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)來模擬控制器，延時(shí)環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)典型值為15ms。經(jīng)控制器輸出的信號(hào)是一個(gè)電抗值，將該信號(hào)線性化可得到所需的觸發(fā)角，再將觸發(fā)角信號(hào)傳輸至觸發(fā)脈沖發(fā)生器。最后，由觸發(fā)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)脈沖，從而得到希望的TCSC等效電抗值。3.2閉

41、環(huán)控制1、定電流控制該控制方法中，將線路電流幅值的期望值作為TCSC控制器的參考信號(hào)，而控制器的作用就是維持實(shí)際線路電流在這個(gè)期望值附近較小*圍內(nèi)。典型的TCSC定流控制器模型如圖3-7所示。測(cè)量單元測(cè)量三相電流并將其整流，整流后的信號(hào)被送入濾波環(huán)節(jié)，濾波環(huán)節(jié)包含一個(gè)50Hz的陷波濾波器、一個(gè)100Hz的陷波濾波器以及一個(gè)高通濾波器。將濾波后信號(hào)規(guī)格化，保證它與參考電流信號(hào)的單位一致。 典型的控制器是一個(gè)比例積分(PI)型控制器，該控制器輸出希望的電納信號(hào)，并使其落在預(yù)先設(shè)定的*圍之內(nèi)。電納信號(hào)經(jīng)一個(gè)線性化環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為觸發(fā)角信號(hào)。通常采用一個(gè)運(yùn)行模式選擇器來保護(hù)TCSC。在短路情況下，當(dāng)流過金屬

42、氧化物變阻器(MOV)的電流超過閥值時(shí)，TCSC將被切換到晶閘管旁通模式即晶閘管投切電抗器(TSR)模式。在這種模式下，晶閘管全導(dǎo)通，使TCSC的電壓和電流大大減小，從而減小了MOV上的應(yīng)力。在故障去除期間，執(zhí)行晶閘管閉鎖模式(等待模式)。因?yàn)楫?dāng)電容器重新接入到電路中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)直流電壓偏移，而在等待模式下可使電容器放電以消除這個(gè)直流電壓偏移。2、定相角控制在還存在其他支路與TCSC的補(bǔ)償支路并聯(lián)的情況下，常選擇定相角控制法。當(dāng)系統(tǒng)處于暫態(tài)或系統(tǒng)緊急運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該控制法的目標(biāo)就是保持與TCSC支路并聯(lián)的其他支路中潮流保持不變、同時(shí)允許TCSC補(bǔ)償支路中輸送功率發(fā)生變化24。為了保持并聯(lián)通道中

43、的潮流不變，該控制方法必須保持并聯(lián)線路兩端相角差恒定，故將其命名為定相角控制。假定線路兩側(cè)電壓大小可調(diào)節(jié)，則，保持線路兩側(cè)相角差恒定即保持線路電壓降VL恒定。假設(shè)忽略線路電阻，則可將控制目標(biāo)表示為：(3-5)也即：(3-6) (3-7)式中VLref線路電壓降參考值，為常數(shù); ILTCSC補(bǔ)償支路中的電流幅值; *L線路電抗值; VTCSCTCSC支路兩側(cè)電壓，容性電壓為正值，感性電壓為負(fù)值; Iref線路電流參考值。3、定功率控制該控制方法中，線路功率是通過測(cè)量當(dāng)?shù)仉妷?、電流信?hào)，再經(jīng)abc0變換后所得，經(jīng)過計(jì)算將所得功率值轉(zhuǎn)化為標(biāo)么值，經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)，然后送至控制器的相加點(diǎn);參考信號(hào)Pref

44、、為受TCSC補(bǔ)償線路的有功功率期望值;功率控制器為PI構(gòu)造;控制系統(tǒng)其余局部與定相角控制一樣。TCSC定功率控制器作為慢速控制器可阻尼功率振蕩或次同步振蕩。假設(shè)為提高控制器速度而減小功率控制器的時(shí)間常數(shù)TP，則會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)振蕩，通常TP取100ms。4、加強(qiáng)型功率控制 TCSC定功率控制器響應(yīng)遲鈍、延長(zhǎng)了故障后系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間，因此，該控制器對(duì)電力系統(tǒng)存在潛在危害。改良的TCSC功率控制器結(jié)合了功率控制和電流控制兩者的優(yōu)點(diǎn)。該控制器由兩個(gè)控制回路組成一一一個(gè)快速的內(nèi)電流控制回路和一個(gè)慢速的外功率控制回路，功率控制回路為電流控制回路提供電流參考值。這樣，控制器能保證TCSC對(duì)系統(tǒng)故障迅速響應(yīng)，而對(duì)機(jī)

45、電振蕩慢速響應(yīng)。5、加強(qiáng)型電流控制 為了改善*些振蕩模式的阻尼，如次同步諧振，在TCSC控制器中還插入經(jīng)優(yōu)化的線路電流微分反應(yīng)環(huán)節(jié)，構(gòu)成加強(qiáng)型電流控制。在該控制系統(tǒng)中，電壓調(diào)節(jié)器是一個(gè)簡(jiǎn)單的PI控制器，對(duì)應(yīng)于線路串聯(lián)補(bǔ)償所有變化*圍，優(yōu)化后電流控制器可以成功阻尼次同步諧振;而傳統(tǒng)電流控制器對(duì)SSR的阻尼效果十分有限。4 TCSC在現(xiàn)代電網(wǎng)中的工程應(yīng)用4. 1 TCSC在現(xiàn)代電網(wǎng)中的應(yīng)用概況 TCSC作為一項(xiàng)高可靠性和經(jīng)濟(jì)性的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)，在現(xiàn)代電網(wǎng)中的應(yīng)用正在逐漸推廣，口前全世界有多個(gè)TCSC工程在投人運(yùn)行。由于技術(shù)相比照擬成熟，國(guó)外的應(yīng)用情況相對(duì)較早。1991年，由ABB公司制造的首個(gè)機(jī)械開關(guān)控制的串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置在美國(guó)AEP電網(wǎng)的KanawhaRiver變電站投人運(yùn)行。1992年，由西門子公司和美國(guó)西部電力局聯(lián)合開發(fā)的TCSC裝置在Kayenta變電站投人運(yùn)行，該項(xiàng)口是世界首個(gè)可以連續(xù)控制的TCSC裝置。1997年，為有效解決抑制低頻振蕩的問題，巴西在南北電網(wǎng)互聯(lián)工程中的SOOkV高壓輸電線路上投人TCSC裝置。國(guó)內(nèi)正在追趕國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，在TCSC工程方面也取得了一定的成績(jī)