晶閘管控制串聯電容器應用于彈性交流輸電系統的穩定度分析

　　針對特定操作點設計的控制器，討論控制器的適應性和適用范圍，針對系統在不同發電機輸出功率、端電壓、功率因數的低頻振蕩模式與發電機特征值分別列于表2-表4。由表2可以看出，低頻振蕩模式因發電機負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，系統的阻尼越好。由表4可以看出未加入TCSC前，發電機低頻振蕩模式隨功率因數的增加而阻尼變差;加入TCSC后，發電機特征值特性未變，低頻振蕩模式則隨功率因數的增加阻尼變得更好。

4 時域模擬分析

　　特征值分析是在指定的操作點，對非線性系統作線性化后，分析其特征值穩定度，適合于小信號穩定度分析。由于電力系統有很多限制器和飽和現象，如勵磁機、TCSC等，所以需利用非線性微分方程作時域計算機模擬，以驗證TCSC與系統動態特性是否與特征值分析結果一致。

　　首先，機組在0.2 s時，突然有0.1 pu的機械轉矩加入，持續100ms后恢復，未加TCSC前的動態響應如圖6所示，系統狀態不穩定;加入TCSC與設計的進相-遲相控制器后，系統的動態響應如圖7所示，并于未加TCSC的動態響應進行對比，可以看出TCSC能夠抑制機電模式低頻振蕩的效果。相反圖8、圖9為機組在0.2s時，突然降低0.1pu的機械轉矩，持續100 ms后恢復，未加TCSC與加入TCSC與控制器后的系統動態響應圖。可知不論機組在加速或減速擾動下，TCSC結合控制器均能有效抑制系統的低頻振蕩，提高系統的穩定度。

　　另一種狀態下，輸電線路2發生斷線擾動，輸電線路2在0.2 s時并聯的雙線中的一條線跳脫，持續100 ms后恢復，未加TCSC前的動態響應如圖10所示，系統狀態不穩定;加入TCSC與設計的進相-遲相控制器后，系統的動態響應如圖11所示，可認為TCSC抑制了機電模式的低頻振蕩效果。

　　特征值分析與動態模擬結果表明：TCSC在穩態下，可降低傳輸線阻抗，提高傳輸線的功率輸送量。加入適當的控制器和適當的控制法則后，TCSC不僅能提高電能輸送量，還能提高系統的穩定度。從動態模擬中可看出，雖然TCSC的阻抗變動在動態下存在上下限值，但仍可有效抑制低頻振蕩。

5 結論

　　本文研究TCSC對電力系統中低頻振蕩的抑制及對電力系統穩定度的提高。TCSC結構選擇適當的模型，并將其加入電力系統模型中，由特征值分析與非線性動態模擬可知：TCSC不僅可以降低輸電線路阻抗，提高輸電線容量，加入適當的控制器可有效抑制電力系統低頻振蕩，提高系統穩定度。

　　根據本研究獲得的初步結論，后續的研究應對多機電力系統中，TCSC裝設的位置與效果，以及容量和位置等關系進行研究。除此之外，研究多機電力系統中，TCSC的控制法則，包括選擇反饋信號與控制器形態，將TCSC研究成果應用于電力系統，為TCSC用于彈性交流輸電系統奠定理論基礎。

　　附錄：系統參數

　　(1) 發電機和輸電線路

　　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

　　勵磁機和調壓器

　　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

　　P_G=0.9pu P_F=0.9 X_f=-0.1

參考文獻：

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本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第1期第54頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。