柔性交流輸電第十一章

柔性交流輸電第十一章第一頁，共十八頁，2022年，8月28日目錄概述晶閘管控制串聯(lián)電容器TCSC的控制靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）第二頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1概述11.1.1基本概念電力系統(tǒng)串聯(lián)補償通常不改變線路的電壓等級和基本拓撲，只是在等效意義上調(diào)整線路的阻抗，縮短線路的等效電氣距離，減小功率輸送引起的電壓降和功角差，提高線路輸送能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。采用機械投切的固定串聯(lián)電容補償，會引入次同步諧振（SSR）。電力電子器件補償方式：利用晶閘管代替機械開關(guān)，可以有效改善系統(tǒng)性能。第三頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.1基本概念常用的可控串聯(lián)補償GTO控制串聯(lián)電容（GCSC）晶閘管投切串聯(lián)電容（TSSC）晶閘管控制串聯(lián)電容（TCSC）靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）基于VSC的STATCOM串聯(lián)在線路中，可以等效為一個串聯(lián)在線路中的同步電源，具有與輸電系統(tǒng)交換有功功率和無功功率的能力。SSSC是比TCSC更具潛力的串聯(lián)裝置。第四頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.2串聯(lián)補償?shù)幕驹矶x線路補償度聯(lián)絡(luò)線上傳輸有功功率為串聯(lián)補償裝置提供無功功率為等效電抗結(jié)論：串聯(lián)補償能有效提高線路傳送容量；串聯(lián)補償裝置可看成串接在線路上的補償電壓源，這是理解各種串聯(lián)補償原理的基礎(chǔ)。第五頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.3串聯(lián)補償?shù)淖饔么?lián)補償在輸電網(wǎng)中主要用于潮流控制、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和傳輸能力；在配電網(wǎng)中主要用于提高電能質(zhì)量和減小負荷對電網(wǎng)的不利影響。與常規(guī)固定串聯(lián)補償相比，可控串聯(lián)補償優(yōu)點：提高運行靈活性在沒有SSR風險情況下，增加補償度采用電子式開關(guān)，理論上可無機械磨損地無限次操作連續(xù)控制潮流阻尼功率振蕩第六頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.4串聯(lián)補償?shù)姆诸惏凑帐褂瞄_關(guān)器件及其主電路結(jié)構(gòu)不同，可分為機械投切串聯(lián)補償裝置、晶閘管投切或控制的串聯(lián)補償裝置、基于變換器的可控有源串聯(lián)補償裝置。按照裝置輸出功率性質(zhì)不同，可分為有功和無功補償裝置。按照串聯(lián)補償所在系統(tǒng)不同，可分為輸電系統(tǒng)串聯(lián)補償裝置和配電系統(tǒng)串聯(lián)補償裝置。按響應速度分為慢速、中速和快速型。按電壓等級分為低壓、中壓和高壓補償裝置。第七頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.4常用可控串聯(lián)補償（1）GTO控制串聯(lián)電容器（GCSC）通過控制GTO閥的開通和關(guān)斷，實現(xiàn)將電容器旁路和串接入所在傳輸線。第八頁，共十八頁，2022年，8月28日11.1.4常用可控串聯(lián)補償（2）晶閘管投切串聯(lián)電容器（TSSC）（3）晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）第九頁，共十八頁，2022年，8月28日11.2晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)TCSC由電容C與一個由晶閘管控制的電感L并聯(lián)，再共同串聯(lián)在線路上。對晶閘管進行相控，改變等效電感的大小，從而可以連續(xù)調(diào)節(jié)下圖中A、B兩點間的等效容抗Xc，補償輸電線路的線路感抗，改變輸電線路或電網(wǎng)中有功功率、無功功率潮流分布，使之最優(yōu)化。第十頁，共十八頁，2022年，8月28日11.2晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)晶閘管相控電抗器等效電感：晶閘管的觸發(fā)角α的調(diào)控范圍是90°~180°。當觸發(fā)角α=180°時，X1(α)=∞，相當于相控電感支路斷開不起作用，線路補償?shù)娜菘辜碅B兩點間容抗為：當觸發(fā)角α=90°時，，AB兩點間等效容抗為：調(diào)控晶閘管的觸發(fā)角α，即可改變AB兩端的等效容抗大小。第十一頁，共十八頁，2022年，8月28日11.3TCSC的控制11.3.1TCSC的阻抗控制11.3.2TCSC的暫態(tài)穩(wěn)定控制第十二頁，共十八頁，2022年，8月28日11.4靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）11.4.1概述SSSC是一種基于VSC的串聯(lián)補償裝置，可以等效為一個串聯(lián)在線路中的同步電壓源，若注入的電壓與線路電流同相，SSSC與系統(tǒng)交換有功功率；若注入的電壓與線路電流正交，SSSC與電網(wǎng)交換無功功率。SSSC與TCSC相比：不需要交流電容器和電抗器在線路內(nèi)產(chǎn)生或吸收無功。產(chǎn)生與線路電流大小無關(guān)的同步補償電壓，對線路潮流控制。對次同步諧振（SSR）具有抑制作用。直流側(cè)接入儲能元件后，可對線路有功進行補償。第十三頁，共十八頁，2022年，8月28日

基本原理SSSC包含一個三相VSC和一個直流電容，可以等效為一個同步電壓源。若注入一個與線路電流成正比但滯后于線路電流90°的電壓，可等效為串聯(lián)在線路中的容抗，此時稱SSSC運行在容性補償模式；若SSSC的串聯(lián)注入交流電壓超前線路電流90°，可等效為串聯(lián)在線路中的感抗，此時稱SSSC運行在感性補償模式。第十四頁，共十八頁，2022年，8月28日11.4.2基本原理感性：Xq>0；容性：Xq<0。感性：Uq<0；容性：Uq>0。代入Pq表達式得第十五頁，共十八頁，2022年，8月28日

基本原理可繪出補償電壓取不同標幺值時的功角特性曲線，可看出，Uq>0（容性）時，功角特性比沒有SSSC時的功角特性上升了，說明通過SSSC的正向調(diào)節(jié)可以提高線路輸送有功功率的能力。Uq<0（感性）時，SSSC的反向調(diào)節(jié)降低了線路輸送有功功率的能力。第十六頁，共十八頁，2022年，8月28日11.4.3SSSC的控制作為主電路結(jié)構(gòu)和STATCOM相同的SSSC，由于控制的是裝置的輸出電壓，而其電流為系統(tǒng)電流，不能直接進行控制。因