晶閘管控制串聯(lián)電容器應(yīng)用于彈性交流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定度分析

　　針對(duì)特定操作點(diǎn)設(shè)計(jì)的控制器，討論控制器的適應(yīng)性和適用范圍，針對(duì)系統(tǒng)在不同發(fā)電機(jī)輸出功率、端電壓、功率因數(shù)的低頻振蕩模式與發(fā)電機(jī)特征值分別列于表2-表4。由表2可以看出，低頻振蕩模式因發(fā)電機(jī)負(fù)載增加而造成阻尼降低。另外由表3可以看出端電壓越高時(shí)，系統(tǒng)的阻尼越好。由表4可以看出未加入TCSC前，發(fā)電機(jī)低頻振蕩模式隨功率因數(shù)的增加而阻尼變差;加入TCSC后，發(fā)電機(jī)特征值特性未變，低頻振蕩模式則隨功率因數(shù)的增加阻尼變得更好。

4 時(shí)域模擬分析

　　特征值分析是在指定的操作點(diǎn)，對(duì)非線性系統(tǒng)作線性化后，分析其特征值穩(wěn)定度，適合于小信號(hào)穩(wěn)定度分析。由于電力系統(tǒng)有很多限制器和飽和現(xiàn)象，如勵(lì)磁機(jī)、TCSC等，所以需利用非線性微分方程作時(shí)域計(jì)算機(jī)模擬，以驗(yàn)證TCSC與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性是否與特征值分析結(jié)果一致。

　　首先，機(jī)組在0.2 s時(shí)，突然有0.1 pu的機(jī)械轉(zhuǎn)矩加入，持續(xù)100ms后恢復(fù)，未加TCSC前的動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖6所示，系統(tǒng)狀態(tài)不穩(wěn)定;加入TCSC與設(shè)計(jì)的進(jìn)相-遲相控制器后，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖7所示，并于未加TCSC的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，可以看出TCSC能夠抑制機(jī)電模式低頻振蕩的效果。相反圖8、圖9為機(jī)組在0.2s時(shí)，突然降低0.1pu的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，持續(xù)100 ms后恢復(fù)，未加TCSC與加入TCSC與控制器后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)圖。可知不論機(jī)組在加速或減速擾動(dòng)下，TCSC結(jié)合控制器均能有效抑制系統(tǒng)的低頻振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定度。

　　另一種狀態(tài)下，輸電線路2發(fā)生斷線擾動(dòng)，輸電線路2在0.2 s時(shí)并聯(lián)的雙線中的一條線跳脫，持續(xù)100 ms后恢復(fù)，未加TCSC前的動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖10所示，系統(tǒng)狀態(tài)不穩(wěn)定;加入TCSC與設(shè)計(jì)的進(jìn)相-遲相控制器后，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖11所示，可認(rèn)為TCSC抑制了機(jī)電模式的低頻振蕩效果。

　　特征值分析與動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果表明：TCSC在穩(wěn)態(tài)下，可降低傳輸線阻抗，提高傳輸線的功率輸送量。加入適當(dāng)?shù)目刂破骱瓦m當(dāng)?shù)目刂品▌t后，TCSC不僅能提高電能輸送量，還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定度。從動(dòng)態(tài)模擬中可看出，雖然TCSC的阻抗變動(dòng)在動(dòng)態(tài)下存在上下限值，但仍可有效抑制低頻振蕩。

5 結(jié)論

　　本文研究TCSC對(duì)電力系統(tǒng)中低頻振蕩的抑制及對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定度的提高。TCSC結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ停⑵浼尤腚娏ο到y(tǒng)模型中，由特征值分析與非線性動(dòng)態(tài)模擬可知：TCSC不僅可以降低輸電線路阻抗，提高輸電線容量，加入適當(dāng)?shù)目刂破骺捎行б种齐娏ο到y(tǒng)低頻振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定度。

　　根據(jù)本研究獲得的初步結(jié)論，后續(xù)的研究應(yīng)對(duì)多機(jī)電力系統(tǒng)中，TCSC裝設(shè)的位置與效果，以及容量和位置等關(guān)系進(jìn)行研究。除此之外，研究多機(jī)電力系統(tǒng)中，TCSC的控制法則，包括選擇反饋信號(hào)與控制器形態(tài)，將TCSC研究成果應(yīng)用于電力系統(tǒng)，為TCSC用于彈性交流輸電系統(tǒng)奠定理論基礎(chǔ)。

　　附錄：系統(tǒng)參數(shù)

　　(1) 發(fā)電機(jī)和輸電線路

　　M_G=6.44 D_G=1.5 R_A=0.0

　　X_d=1.93 X_q=1.74 X’_d=0.47

　　X’_q=0.47 T’_d0=6.66 T’_q0=0.44

　　R_e=0.0 X_L1=0.8 X_L2=0.8

　　勵(lì)磁機(jī)和調(diào)壓器

　　K_A=400 T_A=0.02 K_EX=1.0

　　T_EX=1.0 K_F=0.06 T_F=1.0

　　A_EX=0.098 B_EX=0.553

　　V_Rmax=7.3pu V_Rmin=-7.3pu

　　(2) 晶閘管控制串聯(lián)電容器

　　X_r=-0.1pu T_T=0.015s

　　X_Tmax=0.0pu X_Tmin=-0.2pu

　　(3) 初始操作狀態(tài)

　　P_G=0.9pu P_F=0.9 X_f=-0.1

參考文獻(xiàn)：

　　[1]N.H. Hingorani. High Power Electronics and Flexible AC Transmission Systems [J]. IEEE Power Eng. Rev., 1998: 3-4

　　[2]N.H. Hingorani. High Power Electronics and Flexible AC Transmission Systems [C]. Presented at international symposium on Electric Energy Conversion in Power Systems, Capri, 1989

　　[3]S.L. Nilsson. Security Aspects of Flexible AC Transmission System Controller Applications [J]. Electric Power Energy System, 1995, 17(3):173-179

　　[4]M.R. Mohan, R.K. Varma. 基于晶閘管的柔性交流輸電控制裝置 [M]. 徐政, 譯. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005

　　[5]栗時(shí)平, 劉桂英. 靜止無功功率補(bǔ)償技術(shù) [M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2006

　　[6]何大愚. 柔性交流輸電技術(shù)和用戶電力技術(shù)的新發(fā)展 [J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 1999

　　[7]程漢湘. 柔性交流輸電系統(tǒng) [M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009, 229-230

本文來源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第1期第54頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。