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串联静止补偿器：GCSC、TSSC、TCSC和SSSC(1)

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第5章 静止串联补偿器.

第5章 静止串联补偿器.


Us
Ur
Z
0.5
X ±Q Us Ur
1.0
无功 补偿
Z
0.5
0.9超前 0.97超前 单位功率因素 0.95滞后 0.8滞后 0 0.5 1.0 1.5 (p.u)
第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
5.1.3 暂态稳定性的改善
结论：
串联补偿设备可以看做串接在线路上的补偿电压源， 这是理解各种串联补偿设备， 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
5.1.2 电压稳定性
串联电容补偿器不仅减小线路上的串联电抗、
使受端电压的波动达到最小，还可防止电压崩溃、 提高系统运行的稳定性。
Xc/2 X/2 X/2 Xc/2
jX c / 2 I

UX
jX c / 2 I
Ur



Us

Um

Ur

Us

I

第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
假设传输线路的等效阻抗为X，则串联电容补偿后电 路的等效传输阻抗Xeff可表示为：
X eff X X C
串联补偿与并联补偿的不同
并联补偿只能控制接入点的电流，因此并联补偿产 生补偿效果后通常可以使节点附近的区域受益，适合 于电力部门采用；而串联补偿可以针对特定的用户， 实现潮流和电压调节，因而适合于对特定用户和特定
输电走廊的补偿 。
并联补偿装臵需要承受全部的节点电压，其输出电 流或是由所承受的电压决定（如 SVC），或是可以控 制的（如 STATCOM）；串联补偿装臵需要承受全部 的线路电流，其输出电压或是由所承载的电流决定
多相(四相)交流输电

多相(四相)交流输电

多相（四相）交流输电输变电新技术复习题一、问答题1、紧凑型输电的原理和特征。

答：原理：紧凑型线路是采用增加分裂导线根数，缩小相间距离，合理排列相导线等措施，以降低线路波阻抗，从而提高输送能力的输电线路。

特征：（1）采用多根分裂导线并优化导线排列；（2）应用合成棒式绝级子和相间间隔棒，相间间隔棒使导线在档柜中间仍能保持固定距离以控制风偏，避免闪路；（3）把操作过电压限制到1.8倍最大工作电压以内。

缺点：充电功率大、无功补偿容量增加、相间电容大而潜供电流不易熄灭、带电作业比较困难等问题。

2、多相输电原理和特点。

答：原理：多相输电能够明显地降低导线表面的电位梯度。

常规输电线路的相间距离主要取决于空气的耐电强度。

由于多相输电系统的相间电压减小，对相间绝缘的要求降低，从而使得相间距离减小，线路变得紧凑。

所以，多相输电也是提高线路输送功率密度的重要方法。

特征：具有较低的相间电压，轻巧的杆塔结构，较窄的架线走廊，大的输送能力，易于与三相现有系统协调、兼容运行，对高压断路器触头断流容量的要求较低。

多相输电线路运行的可闻噪声、无线电噪声、地面电磁场等环境指标均优于三相线路。

3、用一台三相3绕组变压器构成三相变6相系统，作接线原理图。

答：结成dYnYn型，下图：4、交流输电最小相数分析。

答：相对于单相输电而言，三相输电可以称之为多相输电。

实际上，采用单相系统输电，输送的功率是一个脉振的瞬时功率，如果系统没有大的储能元件（如电容器）接入，系统中的发电机与电动机则不能平稳运行。

如果采用两相输电系统，也存在难以克服的问题：若两相系统的相位差为180°，所产生的功率又等效于单相功率；若两相系统的相位差为90°，该系统则不能满足对称的条件，即流过系统中性点的电流不为零，而是每相电流的倍。

所以，为了生产一个恒定的瞬时功率，同时又能构成一个对称系统，电力系统最小可能的相数为3。

5、4相输电线路水平排列换位相间几何均距计算，并把结果和相同相对地电压的3相水平排列线路比较其传输密度。

柔性交流输电系统考试题

柔性交流输电系统考试题

1.如何理解柔性交流输电系统中“柔性”的概念？（1）柔性，即灵活性，指FACTS通过采用高速大容量电力电子控制器可以提高交流电网的可控性，实现灵活的潮流控制与最大化电网的传输能力。

其柔性，即灵活性表达在更快的响应速度更频繁的控制连续控制能力更综合与更灵活的的控制功能2.现代新型输电技术有哪些特高压交流-直流输电，三相三线制的交流输电方式，HVAC输电，柔性交流输电3简述输电网潮流控制的方法及其比较，FACTS技术在输电网潮流控制中的具体应用？可辅以图标、公式进行说明。

控制线路阻抗X可有效控制线路的电流，它是控制潮流最有效的方法。

当传输角d（或功角）较小时，控制线路阻抗X或d 可有效控制有功功率。

调节注入电压的幅值与它与端点电压之间的相位，可控制线路电流的大小相位。

串联控制器的容量通常占线路传输容量很少的一个百分比。

4.提高电网传输容量受到哪些因素的制约？可以采取哪些措施？电网的传输容量指电网在一系列的约束条件下能够传输功率的能力。

限制电网传输容量的主要因素：热稳定极限、设备绝缘限制、理想线路的极限传输功率与电力系统稳定性限制。

提高电网传输容量的措施电力设备的热稳定极限与绝缘极限一般保守度较大，因此，提高系统稳定性是提高电网传输容量的首要内容，最终目标是将电网传输容量提高到热稳定极限与绝缘极限。

5.简述HVDC 与FACTS的主要区别。

（1）HVDC基于直流传输原理，使用电力电子技术是为了能将所传输的直流功率交换到既有的交流电网中，并通过控制这种功率交换来达到改善电力系统性能的目标；FACTS基于交流输电原理，使用电力电子技术是为了（等效地）改变交流电网的参数，从而调节其功率传输并达到改善交流电网运行性能的目标（2）HVDC通过控制它与交流电网之间的功率交换来达到目标，要求HVDC能控制较大的功率，目前主要依赖高耐压与大容量的晶闸管器件；FACTS是通过调节交流电网的参数而“间接”控制电网功率，其容量要求比HVDC低得多，大量的FACTS控制器可采用耐压与容量不及晶闸管的可关断器件。

串联静止补偿器：GCSC、TSSC、TCSC和SSSC(2)

串联静止补偿器：GCSC、TSSC、TCSC和SSSC(2)


2 变阻抗型串联补偿器：TCSC（两种模式）
电压补偿 模式所对 应的阻抗 变化图； 补偿电压 恒定时， 补偿阻抗 会随线路 电流产生 变化； 反之，补偿阻抗恒定时，补偿电压也会随线路 电流发生变化。
3
2 变阻抗型串联补偿器：TCSC（主导谐波）
TCSC电压谐波由 TCR电流谐波产 生； TCR产生奇次谐 波电流，是开通 延迟角的函数； TCSC电压谐波与 感抗、容抗比有 关； XL/XC=0.133，容 性工作区，电压 补偿模式，7次 以上谐波可以忽 4 略，见左图；
3 变换器型串联补偿器：SSSC功角特性
典型双机系统； 补偿电压为正，容 性补偿； 补偿电压为负，感 性补偿； 无论实际功角如 何，SSSC都能改变 输电功率； SSSC能控制静态或 动态潮流，只需改 变注入电压极性即 可，甚至可使潮流 反向！ 输电压降与线路阻 抗和电流无关。 16 VX IX Vq 2V sin 2
在只需要容性串联补偿，或者已有或计划串联电容器的应用 场合，可以考虑采用FC＋SSSC混合补偿方案，性能好、损耗 小、耐量低、造价省，特别有竞争力； FC＋SSSC可类比于FC＋STATCOM。
21
3 变换器型串联补偿器：FC＋SSSC补偿特性
电压补偿模式（a1）：容性补偿范围比感性补偿范围宽， 一定程度上，串联补偿电压是线路电流的函数； 阻抗补偿模式（b1）：容性补偿范围比感性补偿范围宽， 一定程度上，串联补偿阻抗是线路电流的函数。
V2 R sin X 1 cos 25 Q 2 2 X R
3 变换器型串联补偿器：有功补偿仿真
典型双机系统，SSSC硬件模型，有直流侧电源，δ＝20°，X/R＝6， 有功补偿的TNA仿真结果，从上至下依次为受电端电压电流、线路有功 无功、注入电压电流、注入有功无功波形； 26 也可用于阻尼功率振荡，提高系统动态稳定性。
第5章 静止串联补偿器

第5章 静止串联补偿器


第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
串联补偿与并联补偿的不同
并联补偿只需电网提供一个节点，另一端为大地或
悬空的中性点；而串联补偿需要电网提供两个接入点。 并联补偿装臵通常只改变节点导纳矩阵的对角线元 素，或等效为注入系统电流源；而串联补偿装臵会改 变异纳矩阵的非对角线元素，或等效为注入电压源。
串联在传输线路中，并控制传输线路中的电流。
第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
5.2 可变阻抗型串联补偿器
5.2.1 GTO控制的串联电容(GCSC)
当GTO开关阀闭合后，电
容上的电压为零，而当开关 阀断开时，应使电容电压为 最大值。
i SW
在每半个周波里，开关阀的关断和闭合都必须与
gg3
gg4
U
iL()
ULF=() wt
=0
=1
=2
=3 =4
Xc X
1.0
Ur(p.u)
Xc=0.75X
Us
Ur
0.5
Xc=0 X =0.5X c P(p.u)
0
1.0
2.0
3.0
第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
辐射系统中并联无功补偿器电压与有功功率的关系
X
Ur(p.u) 1.0 0.9超前 0.97超前 单位功率因素 0.95滞后 0.8滞后 0 Ur(p.u) 0.5 1.0 1.5 (p.u)
（如TSSC，GCSC，TCSC）或是可以控的（如SSSC）
第五章 静止串联补偿器：GCSC、TSSC、TCSC 和 SSSC
5.1 串联补偿的目的
5.1.1串联电容补偿的概念
串联无功补偿技术在配电网中的应用分析

串联无功补偿技术在配电网中的应用分析

赵文忠（1966—），男，副教授，从事电机与电力系统的教学和科研。

串联无功补偿技术在配电网中的应用分析赵文忠1，王东平2（1.河西学院，甘肃张掖734000；2.江苏斯菲尔电气股份有限公司，江苏江阴214429）摘要：通过理论分析和软件仿真，研究了在配电网中采用串联补偿技术的可能性及效果。

研究表明，在配电网中采用串联补偿技术有助于配电网电压稳定，可实现配电网潮流控制和电能质量改善。

其补偿效果优于传统的并联补偿，有一定的工程应用前景。

关键词：配电网；串联补偿；原理；补偿效果中图分类号：TM 714.3文献标识码：A文章编号：1001-5531（2010）05-0037-03Application Analysis of Series Reactive Power Compensation in Distribution NetworkZHAO Wenzhong 1，WANG Dongping 2（1.Hexi University ，Zhangye 734000，China ；2.Jiangsu Sfere Electric Co.，Ltd.，Jiangyin 214429，China ）Abstract ：On the basis of the theoretical analysis and software simulation ，focused on the possibility and effect of the application of series compensation technology in the power distribution network.It was indicated in the re-search that the application of series compensation technology could help improve the voltage stability in the power istribution network and also made it possible to control the power flow and improve the electrical energy effect of se-ries reactive power compensation surpassed the traditional parallel connection compensation ，there were some pros-pects in applying this technology in engineering.Key words ：distribution network ；series compensation ；principle ；compensation effect王东平（1959—），女，工程师，从事电气智能化仪表研究与开发工作。

静止补偿器

静止补偿器

1 概述静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）是柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置和核心技术之一。

在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）。

静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。

与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。

STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。

2 STATCOM 的工作原理2.1 基本工作原理STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变换器Voltage-sourced inverter，VSI）。

图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。

如图1 所示，STATCOM的主电路结构由直流侧大电容和基于电力电子器件的VSI组成，通过连接电抗接入电力系统。

图中，U1 是在理想情况下（即忽略线路及STATCOM 的损耗）将STATCOM的输出等效为一个可控电压源，US 是系统侧等效成的理想电压源，且两者相位一致。

当U1跃US时，从系统流向STATCOM 的电流相位超前系统电压90°，输出容性无功；同样当U1约US 时，从系统流向STATCOM 的电流滞后系统电压90°，输出感性无功。

7 统一潮流控制器

7 统一潮流控制器


U+Upq
Upq Qpq Us Upq
P I
Ux X
ρ Ur Upq
Ux Ux0 Ur
Useff=Us +Upq
Useff
δ δ0
传输功率P和受端提供的无功功率-jQr之和为：
U x + U pq − U r P − jQ r = U r jX
*
jπ / 2 j = e = −1 “ *” 表示共轭复数，
ìUPFC传输功率控制范围很宽，与传输角 δ无关
Upq Qpq Us Upq
P I
Ux Us X Ur Ppq Upq ρ pq Upq Useff I
Ux X
Ur
Useff=Us +Upq
Ux Us δeff δ Ur I
ρ Upq
Ux Ux0 Ur
Useff
Useff
δ δ0
‡电压矢量Upq可控幅值范围
Useff Us +σ -σ δ δ0
7.2.4.1 UPFC与可控串联补偿器的比较 l静止同步串联补偿器 在线路中注入一个连续可变的串联补偿电压，该电 压与线路电流正交。 l晶闸管控制的串联电容器 一个或多个模块的串联组合，每个模块都是由一个 电抗器和与之并联的晶闸管组合而成，只要改变串 联补偿电抗的幅值就可改变补偿电压。
U P0 (δ ) = sin δ 式中： X U2 Q0 r (δ ) = − (1 − cos δ ) X 在任一传输角δ下有功功率和无功功率的可控范围 分别为：
2
P0 (δ ) −
U ⋅ U pq maxபைடு நூலகம்X
≤ P0 (δ ) ≤ P0 (δ ) +
U ⋅ U pq max X
第六章 静止式串联型补偿器

第六章 静止式串联型补偿器

第6章静止串联补偿器GCSC、TSSC、TCSC 和SSSC6.1 串联补偿的目的第5章已介绍过，在连接两个交流系统的传输线路中点实行线路的并联补偿，能够对线路电压质量的改善具有很好的效果。

而在线路出现不断增加的电能需求时，通过并联补偿还能够对辐射线路的终端电压起到支撑作用。

从理论上讲，当两个并联无功补偿器之间的线路间隔较短，且当两个连接点电压的相位差足够大时，就能使线路传输功率达到传输线路的热容极限。

然而，并联补偿器在给定实时传输功率的条件下，对传输电压控制的效果是很有限的，因为所传输的功率大小最终是由线路串联阻抗、线路电压的幅值和线路终端电压的相位差来决定的。

一般可以认为，长距离的交流传输功率会受到线路串联阻抗的限制。

在20世纪80年代，无功串联补偿器就已经被用来抵消部分线路电抗，以提高线路传输的功率。

在后来的FACTS技术研究领域，也证明了采用可变串联无功补偿器，对于控制传输线路的潮流和提高系统稳定性等方面也能起到很好的作用。

可控串联线路的无功补偿是柔性交流输电系统（FACTS）的一个重要里程碑，它可用来控制线路的潮流、防止环流的出现、增强传输系统的利用率，还能利用它的快速控制特性来最大限度地降低系统扰动，并能弥补传统意义上对稳定裕量的要求。

本章将首先回顾串联型无功补偿的基本原理，使读者对于基于电力电子的串联补偿器有一个基本的背景知识，然后再介绍各种串联补偿器的基本原理，并根据系统可获得的最大传输功率、稳态功率传输极限、暂态稳定性、电压稳定以及功率振荡等基本要素，对串联补偿的效果进行评估。

6.1.1 串联电容补偿的概念串联电容补偿器的主要目的是降低输电线路从送端到受端间总的等效串联阻抗，也就是描述单U/X)sin 中的X。

串联补偿的两机模型类似于图5-1所示的并联补偿结构，只是条线路传输特性P=( 2在串联线路补偿模型中使用的是串联电容补偿。

为分析方便起见，在图6-1a中假设该补偿器串连在两段相同长度的线路中间。

应用实例：ASC、TCSC、STATCOM和UPFC

应用实例：ASC、TCSC、STATCOM和UPFC

应用实例：ASC、TCSC、STATCOM和UPFC1、先进串联电容（ASC）2、晶闸管控制串联电容（TCSC）3、静止同步补偿器（STATCOM）4、统一潮流控制器（UPFC）5、其它杂例11 ASC：地点，Kayenta变电所21 ASC：主电路，Kayenta变电所31 ASC：外形照片，Kayenta变电所4561 ASC：保护措施，Kayenta变电所71 ASC：单相接地故障，Kayenta变电所892 TCSC：地点，Slatt变电所2 TCSC：主电路，Slatt变电所102 TCSC：外形照片，Slatt变电所112 TCSC：电压电流，Slatt变电所122 TCSC：补偿能力，Slatt变电所132 TCSC：控制与保护，Slatt变电所142 TCSC：谐波电流，Slatt变电所152 TCSC：SSR问题，Slatt变电所162 TCSC：SSR性能，Slatt变电所173 STATCOM：系统结构，Sullivan变电所183 STATCOM：装置结构，Sullivan变电所193 STATCOM：外形照片，Sullivan变电所20213 STATCOM：安装布置，Sullivan变电所3 STATCOM：管阀布置，Sullivan变电所223 STATCOM：控制框图，Sullivan变电所233 STATCOM：稳态性能，Sullivan变电所243 STATCOM：动态性能，Sullivan变电所253 STATCOM：动态性能，Sullivan变电所2627283 STATCOM：动态性能，Sullivan变电所293 STATCOM：动态性能，Sullivan变电所3031324 UPFC：Inez变电所334 UPFC：简图，Inez变电所3435364 UPFC：安装布置，Inez变电所374 UPFC：设备大厅，Inez变电所384 UPFC：外形照片，Inez变电所394 UPFC：控制框图，Inez变电所404 UPFC：控制框图，Inez变电所41424344 4 UPFC：母线电压改变，Inez变电所4546475 SVC：10kV无功补偿，武钢冷轧、热轧机48轧机49轧机50轧机。

静止串联无功补偿器的电路构成、基本原理和优缺点

静止串联无功补偿器的电路构成、基本原理和优缺点

串联电容补偿器的主要目的是降低输电线路从送端到受端间总的等效串联阻抗
-
-
优点
1. 提高传输能力，潮流控制，减少网损
串联电容能抵消线路上的一部分电抗，减小输电线路的阻抗
2. 控制节点电压，改善无功平衡，提高静态电压稳定
-
3. 改善电力系统的动态行为，阻尼系统低频和次同步振荡
串联补偿可以看作串接在线路上的补偿电压源
静止串联无功补偿器的电路构成、基本原理和优缺点表
静止串联无功补偿器
电路构成
基本原理
优点
缺点
概述
串联电容补偿器等设备
通过在传输线路行串接入一定的设备，改变线路的静态和动态特性
-
-
电路构成
主要由串联电容及相应的控制、保护设备构成
-
-
-
基本原理
引入串联电容，增加串联阻抗两端的总电压幅值，使线路电流增加，从而增加输送功率
4. 提高暂态稳定性
-
-
-
5. 结构相对简单，易于实现
-
缺点
1. 可能引起次同步谐振
固定补偿，容抗不能改变
-
-
2. 对电网稳定性有一定影响，需要严格控制补偿度
-Hale Waihona Puke --3. 占地面积大，造价高
-
-
-

对供电企业在电力系统及其自动化技术中的应用的分析 王奎元

对供电企业在电力系统及其自动化技术中的应用的分析王奎元发表时间：2019-07-08T11:46:30.917Z 来源：《电力设备》2019年第5期作者：王奎元[导读] 摘要：目前，社会发展迅速，电力市场整个规模持续攀升，电力自动化技术拥有了更加广阔的发展空间。

(山东银丰文创谷房地产开发有限公司山东济南 250000)摘要：目前，社会发展迅速，电力市场整个规模持续攀升，电力自动化技术拥有了更加广阔的发展空间。

应用水平不断提高，功能效果更加显著，为运行效率的提升以及经济效益的获取提供保障。

从构成上分析，电力系统及其自动化技术是多学科相互交叉与影响的结果，涉及计算机、电子以及通信等诸多内容，尤其是与网络通信与信息处理有着不可分割的关系。

关键词：供电企业；电力系统；自动化技术；应用分析引言立足新的发展阶段，经济高速发展，社会生活水平大幅提升，电能需求规模不断扩大，供电企业生存发展面临巨大挑战。

为了保证能够提供更加高质量的供电服务，要全面维护电力系统运行的安全性与可靠性。

随着行业技术的不断改进，电力系统自动化成为趋势，得打较大范围推广应用。

基于此，本文全面探讨了供电企业在电力系统及其自动化技术中的应用问题，以期为整个行业可持续发展创造有利条件。

1掌握供电企业电力系统及其自动化技术的基本原则1．1电力自动化技术要适应行业发展要求，强化与电力系统以及电气设备的契合性立足新阶段，电力系统及其自动化技术的应用要遵守实事求是原则，与社会发展相结合，融入供电企业发展实践，在对原有设备与技术进行积极应用的前提下，合理加大建设与改造，促使自动化技术的发展能够满足用户实际需求，增强可靠性。

1．2依托供电企业发展重视对电力系统及其自动化技术的优化与完善对于电力系统及其自动化技术的推广与应用，要强调与供电企业地区情况相符，同时，分期分阶段进行。

针对技术条件落后的地区，可以依托电力设备自动重合闸实现对设备的保护，达到对电力设备的有力管控。

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器赵建军;郭剑波;周孝信【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2005(25)23【摘要】从静止同步串联补偿器(SSSC)的原理和特性出发,分析了其稳态特性和数学模型,研究对比了SSSC及其它FACTS装置潮流建模的方法,通过分析节点导纳矩阵和雅可比矩阵的修正,提出了利用附加节点注入电流法建立SSSC潮流模型的方法,并分析了此方法的优点。

在电力系统分析综合程序PSASP中,利用用户接口程序实现了SSSC的潮流建模,结合开发的潮流控制模块,解决了含SSSC装置的大系统仿真问题。

在EPRI-7节点系统的分析计算中,验证了理论分析的正确性和SSSC 潮流模型的控制作用。

并与相同控制条件下TCSC特性作了比较,结果表明:SSSC 能够以更小的输出功率实现相同的控制效果,而且在小功率情况下,SSSC的优势更加明显。

【总页数】6页(P1-6)【关键词】电力系统;静态同步串联补偿器;潮流;建模;稳态特性【作者】赵建军;郭剑波;周孝信【作者单位】中国电力科学研究院【正文语种】中文【中图分类】TM76【相关文献】1.静止同步串联补偿器解耦控制器设计 [J], 钱碧甫;林高翔;郭亮;杨剑友2.静止同步串联补偿器的变结构控制器设计 [J], 钱碧甫;王奔;黄崇鑫;仇乐兵3.静止同步串联补偿器附加阻尼控制器设计方法 [J], 赵永熹;王华昕;刘隽4.含潮流控制器的改进节点附加注入法潮流计算 [J], 易善军;郭志忠5.含静止同步串联补偿器的单机系统非线性综合控制器设计 [J], 王奔;钱碧甫;徐万良;侯荣均因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

我国引进静止补偿器组成及容量

我国引进静止补偿器组成及容量
黄祥钩
【期刊名称】《华中电力》
【年(卷),期】1993(000)006
【摘要】静止补偿器(简称SVC),一般为可控硅控制电抗器组,即TCR型(Thyristor Controlled Reactor)。

由于电容器组的投切所用设备不同而分为TCR+TSC型(Thyristor Switched Capacitors可控硅投切电容器组)和TCR+VSC型(Vacuum-braker Switched Capacitors,真空断路器投切电容器组)。

【总页数】1页(P84-84)
【作者】黄祥钩
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.大容量静止同步补偿器工程35 kV断路器失灵问题分析 [J], 蔡田田
2.大容量静止同步补偿器在南方电网的应用 [J], 魏伟;饶宏;许树楷;黄佳胤;黎小林;李岩;傅闯;赵勇
3.大容量静止同步补偿器应用效果分析 [J], 赖绍奇
4.世界容量最大的基于IGBT的静止同步补偿器正式投运 [J],
5.世界容量最大的基于IGBT的静止同步补偿器正式投运 [J],
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1 串联补偿目的：阻尼功率振荡
补偿措施反作用于受扰发电机 的加速、减速摆动就可阻尼功 率振荡。即当dδ/dt>0时，增 加输电功率以补偿额外的机械 输入功率；反之，当dδ/dt<0 时，减小输电功率以平衡不足 的机械输入功率；
额定功角δ0，额定功率P0，串补系数k。当dδ/dt>0时，k最大；当 dδ/dt<0时，k为0；Bang－Bang控制方式，适合于阻尼剧烈振荡； 当阻尼轻微功率振荡时，可连续调节k，效果更好。
18
2 变阻抗型串联补偿器：TSSC（直流偏置）
TSSC电流过0时自然关断，电容电压半周波内从0开始上升至最大，又 经半周波下降到0，存在直流偏置分量，为减小浪涌电流，必须在电容 电压过0时才可旁路电容器，开通延时为1个周波； TSSC通过插入、旁路电容能控制串联补偿程度，但不能改变串联电容 补偿的自然特性，有导致SSR的危险，在需要补偿程度较高、有SSR危 险的场合，纯TSSC不能用，但可用于要求响应速度适中的潮流控制和 19 功率振荡阻尼场合。
2 变阻抗型串联补偿器：TCSC（基本思想）
1986年Vithayathil提出TCSC 电网阻抗快速调节方法； 串联补偿电容与TCR并联； 实际常用多个TCSC串联； 感抗远小于容抗时，TCSC可运 行于TSSC投切模式；
X C X L X TCSC X C X L
i t I cos t
1 t I vC t i t dt sin t sin C C
2 变阻抗型串联补偿器：GCSC（基波电压）
GCSC与TCR 有诸多对偶 关系； 电容、电 抗，串联、 并联，电压、 电流，关断、 开通，导纳、 阻抗，…；
P Vm I
V sin 1 k X
2
2 2 V k 2 3 1 cos QC I X C 2 X 1 k
1 串联补偿目的：串联容性补偿（物理解释）
串联容性补偿程度越高（k越大），输电功率上升得越快， 串联电容器提供的无功也越大； 物理解释1（阻抗观点）：串联补偿容抗抵消了一部分线路 感抗，使等效线路阻抗减小，好像部分线路被短路（或输电 线路长度减小）了一样； 物理解释2（电压观点）：在给定线路阻抗情况下，为使输 电电流和功率增加，必须增加线路压降，这可通过串联电路 元件（如电容）产生一个与原来线路压降极性相反的电压实 现，而与具体的串联电路元件无关，因此也可直接注入可控 交流电压源产生所需的补偿电压。
71 串联补偿目的：阻尼次 Nhomakorabea步振荡 SSR现象：串联容性补偿可能会导致次同步振荡，早在1937年就观察到 了SSR现象，但直至20世纪70年代才引起足够重视，南内华达，Mojave 电厂，2台汽轮机转轴故障，输电线路串联补偿电容以自然谐振频率振 荡，汽轮机组机械扭矩振荡，两者之间的相互作用使机械和电气振荡 加剧导致严重故障； SSR原因：串联补偿电容与输电线路电感组成串联谐振电路，扰动引起 输电电流产生次生同步谐波分量，在发电机中建立反向旋转的次生同 步谐波磁场，导致转子转矩脉动（f－fe），如果与发电机组扭矩谐振 频率相同，就会产生机械扭矩振荡，机械振荡和电气谐振产生共振， 反之亦然； 多级大型水轮机有多个扭矩共振模态，容易与串联电容补偿的输电线 路产生SSR； 对串联补偿器的最低要求是不参与SSR，如能有效抑制SSR则更好。
2 变阻抗型串联补偿器：GCSC（谐波电压）
与TCR开通延迟角控制 类似，GCSC关断延迟 角控制也会产生奇次 谐波； GCSC通常直接串联注 入线路，无插入变压 器，3倍频和其它次电 压谐波很难消除，但 对系统影响不大，因 为系统谐波阻抗相当 大，谐波电流小；
I 4 sin cosn n cos sin n VCn 2 C n n 1
f e 1 2 LC f
XC X f k f
8
1 串联补偿目的：功能要求小结
串联补偿器主要用于解决潮流问题，潮流与输电线路长度和 网络结构有关，用固定串补满足不同线路长度的输电功率要 求，用可控串补解决潮流不平衡、环路潮流、潮流规划等输 电网络问题； 固定和可控串补都能减小端口电压波动，防止电压崩溃； 控制串联补偿器反作用于发电机功角摆动，能显著提高暂态 稳定性，有效的阻尼功率振荡； 可控串联补偿能抑制SSR，充分利用输电线路； FACTS中的可控串补能进行潮流规划、线路负荷管理，确保 输电网络的最优使用。
1 串联补偿目的：提高暂态稳定性
受扰发电机加速时，并补是通过维持输电电压以增加输电功率提高暂 态稳定性和阻尼功率振荡，而串补是直接控制输电功率来实现，串补 更有效； 左、右图为无、有串补时的暂态稳定裕度，与串补系数成正比，理论 上k可为1，但考虑到并联回路的负荷平衡、故障电流的大小以及潮流 6 控制的难度，k<0.75，再考虑到SSR问题，k<0.3。
1 串联补偿目的：串联容性补偿（基本原理）
串联容性补 偿的基本想 法是减小等 效的输电阻 抗； 串联容性补 偿的结果是 增加线路等 效压降和输 电电流。 X eff X X C
2V I sin 1 k X 2
k X C X ,0 k 1
X eff 1 k X
I 2 1 VCF 1 sin 2 C
电容电压基 波分量图。
X C 1 2 1 1 sin 2 C
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2 变阻抗型串联补偿器：GCSC（V-I特性）
电压补偿模式（上左图）：在给定的线路电流变化范围之内，通过关 断延迟角控制，保持额定补偿电压恒定；在线路电流较小时 （I<Imin），补偿电压低于额定值，与线路电流成正比；在线路电流很 大时（I>Imax），补偿电压为0。 阻抗补偿模式（上右图）：在给定的线路电流变化范围之内，通过关 断延迟角控制，保证额定补偿容抗恒定，容抗变化范围在0和XC之间。 电压、阻抗补偿模式在容量范围之内可以通过控制互相切换。
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1 串联补偿目的：提高电压稳定性
串联容性补偿减小了等效线路感抗，使受电端电压波动和电压崩溃的 可能性降低； 上左图为射线状电力系统，上右图为对应的端电压－功率曲线，鼻尖 点表示对应的电压临界不稳定性； 串联、并联容性补偿都能增加电压稳定极限，并补是通过提供容性无 功调节端口电压，串补是通过抵消部分线路感抗使电压源特性更硬； 5 相同容量下，串补比并补更能有效的提高输电电压稳定性。
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2 变阻抗型串联补偿器：GCSC（损耗特性）
电压补偿模式（上左图）：当γ＝π/2时，ζ＝0，串联电容被GTO旁 路，注入电压为0，损耗最大；当γ＝0时，ζ＝π，串联注入最大补 偿电压，损耗最小。 阻抗补偿模式（上右图）：补偿阻抗最小时，串联电容被GTO旁路，损 耗最高；补偿阻抗最大时，GTO开路，串联电容完全注入，损耗最低。 在线路故障、扰动大时，故障电流过大，串联补偿都需采取MOV过电压 15 吸收器、机械旁路短路器等过压保护措施。
串联静止补偿器：GCSC、TSSC、TCSC和SSSC
1、串联补偿目的 2、变阻抗型串联补偿器 3、变换器型串联补偿器 4、串联补偿器的外部（系统）控制 5、特性和功能小结
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1 串联补偿目的：概述
并联补偿能维持输电电压，支撑端口电压，理论上有可能使 输电功率达到输电线路的热极限，但不能有效地直接控制输 电功率；给定输电电压情况下，输电功率最终由线路阻抗和 端口电压相角差决定； 输电功率主要受线路感性阻抗的限制，引入串联容性补偿能 抵消线路部分感性阻抗，提高输电功率，控制线路潮流，提 高稳定性； 线路可控串联补偿是FACTS技术的基石，可以控制线路潮流、 防止环流、使系统扰动的影响最小、减小常规的稳定裕度要 求等，充分利用输电线路等； 对线路阻抗这个电力系统基本参数的串联补偿，可以实现最 大输电功率、提高稳态输电极限、暂态稳定性、电压稳定性 2 和功率振荡阻尼程度等目的。
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1 串联补偿目的：可控串联补偿方法
两类串联补偿器：变阻抗型（用电力半导体开关器件投切电 容、控制电抗，得到可变阻抗），变换器型（用开关变换器 实现可控的同步电压源），与并联补偿器完全类似； 对偶性：并联补偿器功能上可视为可控无功电流源，与输电 线并联连接，控制输电电压；串联补偿器功能上可视为可控 电压源，与输电线串联连接，控制输电电流。
2 变阻抗型串联补偿器：TCSC（阻抗观点）
一般，感抗XL小于 容抗XC； 当α＝0时，TCR感 抗为XL，TCSC阻抗 呈感性； 当α＝π/2时， TCR感抗为无穷 大，TCSC阻抗呈容 性； 当α＝αr时，TCR 感抗等于容抗XC， LC并联谐振，TCSC 阻抗无穷大。23 3个区域：容性工作区、并联谐振区和感性工作区。
电压补偿模式（上左）：电容全部旁路，注入补偿电压为0，损耗最 大；电容分级部分旁路，注入额定补偿电压，损耗最小。 阻抗补偿模式（上右）：补偿阻抗为0时，电容全部被SCR旁路，损耗 最大；补偿阻抗最大时，SCR全部关断，电容全部插入，损耗最小。 TSSC必须外加过流、过压保护措施。 TSSC中，为避免SCR误触发导通，常用限流电抗与SCR串联，TSSC就变 成了TCSC，但TCSC的控制原理大不相同。 21


也可采用顺序控制方 法减小谐波的影响。
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2 变阻抗型串联补偿器：GCSC（顺序控制）
TCR顺序控制： m个并联，1 个开通延迟 角控制，m－ 1个投切控 制； GCSC顺序控 制：m个串 联，1个关断 延迟角控 制，m－1个 投切控制； 谐波分量减 小为1/m； TCR并联支路不超过2路，GCSC串联数目可为多个； GCSC损耗反比于无功输出I2XC，最大约为0.7%。
2 变阻抗型串联补偿器：TSSC（V-I特性）
电压补偿模式（上左图）：在定义的线路电流变化范围内， 投切适当的电容器组产生额定补偿电压，分级（有差）调节 方式； 阻抗补偿模式（上右图）：无论线路电流如何，投切适当的 电容器组维持额定补偿容抗，分级（有差）调节方式。