柔性交流输电第十一章

柔性交流输电第十一章第一页，共十八页，编辑于2023年，星期三目录概述晶闸管控制串联电容器TCSC的控制静止同步串联补偿器（SSSC）第二页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1概述11.1.1基本概念电力系统串联补偿通常不改变线路的电压等级和基本拓扑，只是在等效意义上调整线路的阻抗，缩短线路的等效电气距离，减小功率输送引起的电压降和功角差，提高线路输送能力和系统稳定性。采用机械投切的固定串联电容补偿，会引入次同步谐振（SSR）。电力电子器件补偿方式：利用晶闸管代替机械开关，可以有效改善系统性能。第三页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.1基本概念常用的可控串联补偿GTO控制串联电容（GCSC）晶闸管投切串联电容（TSSC）晶闸管控制串联电容（TCSC）静止同步串联补偿器（SSSC）基于VSC的STATCOM串联在线路中，可以等效为一个串联在线路中的同步电源，具有与输电系统交换有功功率和无功功率的能力。SSSC是比TCSC更具潜力的串联装置。第四页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.2串联补偿的基本原理定义线路补偿度联络线上传输有功功率为串联补偿装置提供无功功率为等效电抗结论：串联补偿能有效提高线路传送容量；串联补偿装置可看成串接在线路上的补偿电压源，这是理解各种串联补偿原理的基础。第五页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.3串联补偿的作用串联补偿在输电网中主要用于潮流控制、提高系统稳定性和传输能力；在配电网中主要用于提高电能质量和减小负荷对电网的不利影响。与常规固定串联补偿相比，可控串联补偿优点：提高运行灵活性在没有SSR风险情况下，增加补偿度采用电子式开关，理论上可无机械磨损地无限次操作连续控制潮流阻尼功率振荡第六页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.4串联补偿的分类按照使用开关器件及其主电路结构不同，可分为机械投切串联补偿装置、晶闸管投切或控制的串联补偿装置、基于变换器的可控有源串联补偿装置。按照装置输出功率性质不同，可分为有功和无功补偿装置。按照串联补偿所在系统不同，可分为输电系统串联补偿装置和配电系统串联补偿装置。按响应速度分为慢速、中速和快速型。按电压等级分为低压、中压和高压补偿装置。第七页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.4常用可控串联补偿（1）GTO控制串联电容器（GCSC）通过控制GTO阀的开通和关断，实现将电容器旁路和串接入所在传输线。第八页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.1.4常用可控串联补偿（2）晶闸管投切串联电容器（TSSC）（3）晶闸管控制串联电容器（TCSC）第九页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.2晶闸管控制串联电容器(TCSC)TCSC由电容C与一个由晶闸管控制的电感L并联，再共同串联在线路上。对晶闸管进行相控，改变等效电感的大小，从而可以连续调节下图中A、B两点间的等效容抗Xc，补偿输电线路的线路感抗，改变输电线路或电网中有功功率、无功功率潮流分布，使之最优化。第十页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.2晶闸管控制串联电容器(TCSC)晶闸管相控电抗器等效电感：晶闸管的触发角α的调控范围是90°~180°。当触发角α=180°时，X1(α)=∞，相当于相控电感支路断开不起作用，线路补偿的容抗即AB两点间容抗为：当触发角α=90°时，，AB两点间等效容抗为：调控晶闸管的触发角α，即可改变AB两端的等效容抗大小。第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.3TCSC的控制11.3.1TCSC的阻抗控制11.3.2TCSC的暂态稳定控制第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.4静止同步串联补偿器（SSSC）11.4.1概述SSSC是一种基于VSC的串联补偿装置，可以等效为一个串联在线路中的同步电压源，若注入的电压与线路电流同相，SSSC与系统交换有功功率；若注入的电压与线路电流正交，SSSC与电网交换无功功率。SSSC与TCSC相比：不需要交流电容器和电抗器在线路内产生或吸收无功。产生与线路电流大小无关的同步补偿电压，对线路潮流控制。对次同步谐振（SSR）具有抑制作用。直流侧接入储能元件后，可对线路有功进行补偿。第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.4.2

基本原理SSSC包含一个三相VSC和一个直流电容，可以等效为一个同步电压源。若注入一个与线路电流成正比但滞后于线路电流90°的电压，可等效为串联在线路中的容抗，此时称SSSC运行在容性补偿模式；若SSSC的串联注入交流电压超前线路电流90°，可等效为串联在线路中的感抗，此时称SSSC运行在感性补偿模式。第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.4.2基本原理感性：Xq>0；容性：Xq<0。感性：Uq<0；容性：Uq>0。代入Pq表达式得第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.4.2

基本原理可绘出补偿电压取不同标幺值时的功角特性曲线，可看出，Uq>0（容性）时，功角特性比没有SSSC时的功角特性上升了，说明通过SSSC的正向调节可以提高线路输送有功功率的能力。Uq<0（感性）时，SSSC的反向调节降低了线路输送有功功率的能力。第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期三11.4.3SSSC的控制作为主电路结构和STATCOM相同的SSSC，由于控制的是装置的输出电压，而其电流为系统电流，不能直接进行控制。因