可控串补的特性分析与应用建模仿真

可控串补（TCSC）技术的应用进展1晶闸管控制的串联电容补偿器(TCSC)的基本应用晶闸管控制的串联电容补偿器(TCSC)是柔性交流输电系统(FACTS)家族中重要的成员，可以在很多方面改善电力系统的性能。

作为串联补偿装置的TCSC在电力系统中的作用主要包括：(1)潮流控制：能优化平行输电线路和不同电压等级线路的负载潮流，同时使系统总的损耗最小；(2)阻尼线路功率振荡、增加电压稳定性：能增加系统容量，提高已有线路和新建线路的输电能力，从而用更少的线路输送更多电力，节省资金，对环境保护也有一定好处；(3)消除次同步振荡：次同步振荡是输电线路在一定运行条件下和串联补偿相关的一种谐振现象，消除次同步谐振的危险意味着扩大串联补偿的使用范围。

从技术、经济和环境等方面考虑，在长距离大容量输电线路(如国家之间或国家内部地区之间电网互联)中应用TCSC是十分有益的。

与常规的串联电容补偿相比，TCSC具有以下明显的优点：采用电子式的开关操作，理论上可以进行无数次操作而没有机械磨损；控制速度很快(ms级)；串联补偿程度可断续、连续地调节。

使用TCSC可大大提高系统控制的灵活性和可靠性。

在美国，晶闸管控制的串联电容器项目已在3处投人运行：1991年ABB公司改建的Kanawha River变电站345kV单相串补投切工程，用来提高线路传输能力(950 MW，1 450 MW)，提高暂态稳定极限和阻尼功率振荡；1992年Siemens公司建造的Kayenta变电站220kV新型串联补偿(ASC)工程，同样用来提高线路传输能力(300 MW、400 MW)；1993年GE公司承担的Slatt变电站500kV TCSC试验工程，作用是阻尼功率振荡和次同步谐振。

此后，巴西、瑞典等其它国家也开始实施TCSC工程，以达到提高输电线路容量、阻尼低频振荡和消除次同步谐振等目的。

2巴西500kV南北互联TCSC项目2.1 巴西电网互联计划至1998年底，巴西电力系统主要由2个不相连的独立系统组成：南部系统和北部系统。

某串级系统的方框图如图所示，已知各环节的传递函数如下： 对象特性：，)13)(130(1)(1++=s s s G o ，)110()1(1)(22++=s s s G o 调节器：， )11()(11sT K s G i c c +=，22)(c c K s G = 调节阀： 1)(==v v K s G 变送器： 121==m m G G（1）先用稳定边界法对副调节器进行整定，求出2c K ；然后对主调节器整定，求出主调节器的参数1c K 、i T 。

（2）如果主调也用比例作用，求二类扰动D 2和一类扰动D 1在单位阶跃时主被控量的静差，并进行分析。

（3）若采用简单控制系统，已得调节器的比例增益4.5=c K ，再分别求出二类扰动D 2和一类扰动D 1在单位阶跃时的静差，且与（2）比较分析。

过程控制系统设计仿真实验报告实验名称：串级控制系统仿真实验姓名：学号：班级：一、实验目的1. 掌握串级控制系统的组成和原理2. 掌握串级控制系统两步法PID 参数整定过程。

3. 理解掌握串级控制系统的动态特性和克服扰动能力。

二、实验步骤（1）a:先用稳定边界法对副调节器进行整定，求出2c K =1/P2=12.1①使系统处于串级运行状态，主，副调节器均为比例作用的条件下，先将主调节器的比例度 P1置于100%刻度上，然后有大到小逐渐降低副调节器的比例度P2，直到系统对输入的阶跃 响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数Pm=0.0412;②根据所记录的Pm ，用195页的经验公式计算调节器的整定参数:P2=2Pm=0.0824。

b:然后对主调节器整定，求出主调节器的参数1c K =1/P1=9.9、i T =9.86。

①在副调节器的比例度等于2Pm 的条件下，逐步降低主调节器的比例度P1,直到同样得到临 界振荡，记下这时的比例放大系数Pm=0.0459和临界振荡周期Tm=11.6。

②根据所记录的Pm 和Tm ，用195页的经验公式计算调节器的整定参数： P1=2.2Pm=0.10098,i T =0.85Tm=9.86。

1 引言随着国内电力系统等行业对串联电容器补偿装置(以下简称串补) 需求量的的逐年增加,研究串联电容器型式试验就显得非常重要、可靠、准确地检测其试验电流更是重中之重,它对确保型式试验成功起关键作用。

本文主要从理论、实践方面分析研究串联电容器型式试验中的阻尼放电问题,提出用罗氏线圈作为检测阻尼放电电流波形的常规传感器,并建立一套仿真模型用于优化串联电容器型式试验和罗氏线圈等电磁参数,确保串补用电容器型式试验可靠成功进行[1]。

利用MATLAB强大的数值仿真和数据处理能力，可对电气工程及其自动化专业的“自动控制原理〞、“电力电子技术〞、“电机及拖动根底〞、“电力系统稳态分析〞和“数字信号处理〞等课程内容进行仿真、研究，然而在这方面的教学应用文献较多．引，并且大都停留在如何对MATLAB／sIMuLINK软件的操作和使用问题，其实对于大多数软件本身操作和使用可参照其详细的帮助说明。

本文重点以两个学生的毕业设计内容和仿真结果为例，从专业教学环节角度探讨该仿真软件在电气工程类教学中的应用，从而培养本科生应用所学专用知识提高工程问题的建模和分析能力。

串补电容器就是在电力系统中串补使用的一种电力电容器。

它在灵活交流输电技术中起着提高系统的功率因数、改善系统的电压调整率、增加系统的传输容量和提高系统的稳定性等重要作用[2]。

2 电容器及其相关知识2.1 电容器的根底知识电容器是在两个金属电极中间夹一层绝缘材料〔介质〕构成，它是一种储存电能的元件，在电路中具有交流耦合、旁路、滤波、信号调谐等作用。

〔1〕电容器的分类①电容器按结构可分为固定电容器、可变电容器、微调电容器.②按介质可分为空气介质电容器、固体介质〔云母、陶瓷、涤纶等〕电容器及电解电容器.③按有无极性可分为有极性电容器和无极性电容器。

〔2〕常用的电容器①圆片形瓷介电容器瓷介电容器的主要特点是介质损耗较低，电容量对温度、频率、电压和时间的稳定性都比拟高，常用在高频电路及对电容器要求比拟高的场所。

串补线路潜供电流和恢复电压的仿真分析
潘一飞
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2010(037)004
【摘要】晶闸管控制串联电容补偿器(TCSC)是FACTS家族中的第一代可控串联补偿装置,它对电力系统性能的改善有着明显的优越性,但是加入串补装置后,在改善优化系统性能的同时,也给系统带来一些不利影响,使系统线路的潜供电流和恢复电压增大进而影响线路重合闸的成功率.本文阐述了TCSC的基本结构及工作原理,详细分析了加入串补装置对系统的潜供电流和恢复电压的影响,并对其进行归纳总结,得出结论.最后用MATALB中的Simulink仿真软件搭建含TCSC元件的系统模型进行仿真,对仿真得出的潜供电流和恢复电压波形等进行比较,验证了分析所得出的结论.
【总页数】6页(P29-34)
【作者】潘一飞
【作者单位】四川大学,电气信息学院,四川,成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】TK
【相关文献】
1.基于 PSCAD 的500 kV 同塔双回输电线路潜供电流和恢复电压的仿真分析 [J], 李洁;杨健;张芳;王浩;王国平;岳伟
2.同塔同窗同相序紧凑型输电线路潜供电流与恢复电压研究 [J], 龚有军
3.广东500kV同塔四回线路对潜供电流和恢复电压的影响 [J], 曹华珍;蔡广林;汪晶毅;王晓彤
4.基于ATP的超高压交流线路潜供电流和恢复电压的仿真计算 [J], 张小军;董新胜;庄文兵;伊力扎提;
5.1000kV特高压同塔双回输电线路潜供电流和恢复电压研究 [J], 陈恺;林章岁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

控制系统中的仿真与建模技术控制系统中的仿真与建模技术在工程领域中扮演着至关重要的角色。

通过仿真与建模技术，工程师们能够在实际制造之前对系统进行全面的测试和优化，最大程度地提高控制系统的性能和可靠性。

本文将探讨控制系统中的仿真与建模技术的应用，并介绍其中的一些常见方法和技巧。

一、仿真技术1.1 离散事件仿真离散事件仿真是一种基于事件触发方式的仿真方法，它模拟了控制系统中离散事件的发生和处理过程。

在离散事件仿真中，系统的状态会在每个事件的发生时发生变化，并且系统的输出也会在事件触发后发生变化。

通过离散事件仿真，工程师们可以快速准确地模拟和评估控制系统在不同事件下的响应性能。

1.2 连续系统仿真相较于离散事件仿真，连续系统仿真更加关注系统的动态响应。

连续系统仿真通过数学模型来描述控制系统中各个部分之间的关系，并利用数值求解方法来模拟系统的动态行为。

通过连续系统仿真，工程师们可以评估控制系统在不同输入条件下的输出行为，并针对仿真结果进行进一步的优化和调整。

二、建模技术2.1 物理建模物理建模是一种基于系统物理特性的建模方法。

在控制系统中，物理建模通常通过建立系统的物理方程或者利用物理实验数据来描述系统的行为。

通过物理建模，工程师们可以准确地描述和分析控制系统中各个组件之间的物理关系，从而为仿真和优化提供准确的参考。

2.2 系统辨识系统辨识是一种通过实际观测数据来建立和优化系统模型的方法。

在控制系统中，工程师们可以通过采集系统的输入和输出数据，并运用系统辨识的方法来构建系统的数学模型。

通过系统辨识，工程师们可以准确地分析和预测控制系统的行为，并为系统的设计和优化提供有力的支持。

三、仿真与建模技术的应用仿真与建模技术在控制系统中有着广泛的应用。

首先，它们可以帮助工程师们在系统实际制造之前对系统进行全面的测试和评估，从而确保系统在实际工作中的性能和可靠性。

其次，仿真与建模技术也可以帮助工程师们优化系统设计，提高系统的稳定性和控制精度。

学院毕业设计（论文）题目：可控串联补偿装置的仿真研究学生姓名：学号：学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：电气工程及其自动化专业指导教师：职称或学位：年 5 月 25 日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (2)前言 (3)1.TCSC的基本结构和工作原理 (4)1.1 TCSC的基本结构 (4)1.1.1 TCSC的功能模型 (4)1.1.2 TCSC的器件模型 (4)1.2 TCSC的工作方式和过程 (5)1.3 TCSC数学模型 (8)1.4 TCSC的特性 (9)1.4.1 TCSC装置的V-I特性曲线 (9)1.4.2 TCSC装置的X-I特性曲线 (11)2.TCSC的控制系统研究 (13)2.1系统层控制系统 (13)2.2 中层控制系统 (13)2.2.1开环控制 (14)2.2.2闭环控制 (14)2.2.3 PID控制原理 (15)2.3基于定阻抗控制的TCSC常轨PID控制系统 (16)3.用于TCSC控制系统的CMAC和PID复合控制策略 (17)3.1 CMAC神经网络的基本结构 (17)3.2 CMAC与PID复合控制算法 (20)3.3 仿真实例 (20)4.系统仿真 (22)4.1 TCSC非线性控制系统仿真研究 (22)4.2 基于CMAC和PID复合控制的TCSC控制系统仿真研究 (25)结束语 (28)参考文献 (30)致谢 (31)可控串联补偿装置的仿真研究摘要可控串联补偿(TCSC)通过对晶闸管导通角进行精确快速地控制，以实现对其等值电抗灵活、连续、平滑地调节，因而其为柔性交流输电系统(FACTS)中一种比较成熟和应用较为广泛的技术。

本文综述了TCSC的发展及研究现状，分析总结了TCSC的基本结构、运行原理、工作模式的特点、基频阻抗特性及工作特性。

此外，本文在模糊理论及常规PID阻抗控制的基础上，设计了TCSC模糊PID阻抗控制器。

串联补偿抑制电力系统次同步谐振的仿真研究白菲菲，和鹏，张鹏，王晓茹（西南交通大学电气工程学院，成都 610031）摘 要：利用PSCAD/EMTDC仿真软件，基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统，采用时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法进行仿真研究，从系统电气阻尼特性角度分析系统发生次同步谐振(subsynchronous resonance，SSR)的危险性和不同串联补偿度对电气阻尼特性的影响；同时在该测试系统中建立可控串联电容补偿(thyristor controlled series compensation，TCSC)的开环控制仿真模型，选择TCSC晶闸管触发同步信号对故障后产生的SSR问题进行抑制；本文提出四种串联补偿方案，首先采用测试信号法，对四种串联补偿方案进行安全性仿真分析；然后通过计算含可控串补方案的TCSC成本费用对各方案进行经济性分析，通过比较分析获得能够较好满足电网安全性和经济性要求的串补方案。

关键词：次同步谐振；可控串补；测试信号法；TCSC的成本费用0 引言随着我国电力的高速发展，大型汽轮发电机采用多级汽缸串联布置的结构，能否避免串联补偿带来的SSR问题，将直接关系到我国电网运行的安全性、稳定性和经济性问题[1]。

TCSC是串联补偿装置的一种，作为灵活交流输电系统（flexible AC tranamission system,FACTS）家族中的一员用来抑制电力系统次同步谐振的研究一直得到学术界和工程界的重视[2-10]。

文献[5]对SSR 产生机理以及TCSC抑制SSR的电路参数设计进行了深入研究；文献[6-8]从TCSC次频阻抗特性角度分析了TCSC对SSR的抑制作用；文献[9]从TCSC的物理模型出发研究抑制次同步谐振的控制策略；文献[11]根据伊冯系统的实际特点分析了不同送出方案的可行性,通过系统暂态稳定计算提出了不同串联补偿组合方案,对串联补偿方案进行了不同串联补偿度下的系统次同步谐振研究。

……………………. ………………. …………………可控串补（TCSC）的特性分析与应用建模仿真装订线……………….……. …………. …………. ………摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2FACTS的发展概况 (1)1.2.1FACTS概念的提出 (1)1.2.2FACTS技术的应用现状及作用意义.................. 错误!未定义书签。

1.3可控串补（TCSC）的发展现状 (3)1.3.1可控串补（TCSC）的应用现状 (3)1.3.2 采用可控串补（TCSC）的优越性 (3)1.4本文的主要工作 (4)2TCSC的运行原理与工作模式 (5)2.1TCSC的基本电路结构 (5)2.2TCSC的基本工作原理 (5)2.3 TCSC的基本工作模式 (6)3TCSC的特性分析 (7)3.1 TCSC的等效阻抗特性分析 (7)3.2 TCSC的稳暂态特性分析 (9)3.2.1 TCSC的稳态特性分析 (9)3.2.2 TCSC的暂态特性分析 (11)3.3 TCSC的谐波特性分析 (112)4 TCSC的应用建模仿真 (13)4.1 TCSC的应用仿真 (14)4.1.1 仿真电路方案 (14)4.1.2 TCSC应用建模仿真 (167)4.2 TCSC应用的仿真结果研究 (19)5全文总结 (21)参看文献 (22)致谢..................................................... 错误!未定义书签。

Abstract (II)1 Preface (1)1.1 Introduction (1)1.2 FACTS and its deve1oping situation (1)1.2.1 Concept of FACTS (1)1.2.2 Application of FACTS and advantages ..................................... 错误!未定义书签。

串联补偿系统EMTDC建模研究【摘要】本文重点论述应用电磁暂态仿真软件EMTDC进行串联补偿系统仿真，包括串联补偿系统主回路的建立、暂态特性的建模、典型故障工况的选择等研究过程，通过串联补偿系统电磁暂态仿真分析和研究，确定串联补偿系统各主要组成设备的性能参数。

【关键词】EMTDC；暂态仿真；可控串补1.引言本文应用电磁暂态仿真EMTDC软件，通过对串补/可控串补系统进行分析、建立串补/可控串补系统计算模型，进行暂态性能仿真研究，确定串补工程系统设备电气性能参数。

下面将从串补的基本工作原理、系统组成、模型建立、仿真工况、研究结果及主要参数确定等方面进行具体介绍。

2.基本工作原理交流输电系统的串联电容补偿技术是在较长的输电线路上加装串联补偿，其容抗抵消掉部分感抗，相当于缩短了线路的等效电气距离；通过阻抗补偿减少功率输送引起的电压降和功角差，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。

按照补偿阻抗的可控性，串联电容补偿可分为固定串补和可控串补。

可控串补可通过控制晶闸管元件触发角，连续改变串联补偿装置电抗以达到控制调节电力系统功率、改善系统稳定性的目的。

3.串补工程系统组成如图1所示，本研究的目标工程中所给串补系统由固定串补和可控串补构成。

固定串补主要设备有电容器组、金属氧化物可变电阻限压器MOV、火花放电间隙GAP、阻尼回路、旁路断路器及测量装置；可控串补由晶闸管阀电感支路TCR、电容器组、MOV、阻尼回路、旁路断路器及测量装置等设备构成。

4.电磁暂态仿真4.1 仿真系统条件建立4.1.1 等值交流系统由于EMTDC软件规模有限，首先需要应用相关的等值功能程序（如BPA、综合程序、PSSE等机电暂态软件）对复杂系统进行等值，得到的等值网络潮流及保留母线处的短路容量应与原网络一致。

本文中研究所用500kV串补系统的等值回路如图2所示。

4.1.2 串补系统主参数本串补系统的额定电压为500kV，固定串补电容量109μF，可控串补电容量767μF，串补线路额定电流2000A，额定补偿容抗固定部分29.2Ω，可控部分4.15Ω。

天平可控串联补偿装置的动态模型及时域仿真曾星宏【摘要】根据天平串联补偿一次设备的实际参数建立串联补偿的暂态模型；研究可控串联补偿装置(thyristorcontrolled series compensator,TCSC)的闭环控制系统的技术细节,并建立完整的仿真模型.以天平双回线路串联补偿模型的外部电网等值系统模拟正常运行、外部电网故障、本线路故障等情况下TCSC的动态运行特性,给出仿真计算结果.将天平TCSC的实际运行情况与仿真计算结果进行对比分析,证明该动态模型能真实模拟实际TCSC的运行状态.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2011(024)005【总页数】4页(P13-16)【关键词】可控串联补偿装置；动态模型；时域仿真【作者】曾星宏【作者单位】中国南方电网超高压输电公司南宁局，广西南宁 530021【正文语种】中文【中图分类】TM714.3随着南方电网西电东送电量的快速增长,有效地利用有限的输电通道来提高电网的输电极限成为热点研究课题。

天平可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)位于南方电网西电东送交流主通道500 kV天平Ⅰ、Ⅱ线上,是目前世界上应用最有效、最成功的灵活交流输电技术之一,是我国第一个投入运行的500 kV可控串联补偿设备。

天平TCSC的补偿度为40%,其中固定部分补偿度为35%,可控部分补偿度为5%。

TCSC总容量(双回)为2×400 Mvar,其中固定部分为2×350 Mvar,可控部分为2×50 M var。

TCSC中的晶闸管阀使用了先进的光直接触发技术,通过控制触发角来改变输电线路的阻抗,有效地提高了西电东送的输电极限,是保证南方电网安全稳定运行的重要技术措施。

本文根据天平串联补偿一次设备的实际参数搭建串联补偿的暂态模型;根据研究需要,对南方电网的实际网络进行等值化简,构建了一个包含天平TCSC的研究系统;根据SIMADYN-D闭环控制逻辑研究闭环控制系统的技术细节;对研究系统进行仿真计算,并与天平TCSC的实际运行状态进行对比。

暂态稳定计算中可控串补装置的动态特性仿真
张东霞;童陆园;郑文斌;王仲鸿
【期刊名称】《电网技术》
【年(卷),期】1997(21)3
【摘要】本文应用电路理论的分析方法，建立了可控串补装置动态仿真模型，并利用《电力系统分析综合程序》的用户程序接口（PSASP／UPI）功能，通过编写可控串补的用户程序与PSASP的暂态稳定计算结合在一起。

由此可比较准确地分析电力系统暂态过程中可控串补的动态特性及其对他力系统暂态稳定性的影响，也为可控串补控制系统的分析设计提供了方便。

【总页数】3页(P69-71)
【关键词】电力系统;暂态稳定;晶闸管;串补装置
【作者】张东霞;童陆园;郑文斌;王仲鸿
【作者单位】清华大学电机工程与应用电子技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TM712
【相关文献】
1.天广可控硅控制串补暂态稳定及次同步谐振初步研究 [J], 余文奇;方晓松
2.用可控串补提高暂态稳定性的仿真研究 [J], 柯宁;苏建设;陈陈;王晓晖
3.可控串补用于暂态稳定控制的模拟试验研究 [J], 武守远;蒋卫平;李亚健;周孝信;曾昭华;梁军
4.描述可控串补装置暂态特性的数学模型 [J], 张东霞;童陆园;尹忠东;王仲鸿
5.可控串补装置的动态建模及数字仿真研究 [J], 张慧媛;姜建国;冯宇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。