可控串补保护控制系统的设计
可控串补保护控制系统的设计
文章编 号 ：０ ４— ８ Ｘ（ ０ １ ０ ０ ２ ０ １０ ２ ９ ２ １ ）６— ０ ６— ５
可控 串补保护控制 系统的设 计
苏春华
（ 惠州供 电局 ， 东 惠州 ５６ ０ ） 广 １０ １
摘 要 ：Ｃ Ｃ是 Ｆ Ｃ Ｓ家族 中一名 重要 成 员 ， ＴＳ ＡＴ 其使 用使 串联 补偿 具 有 更大 的灵 活性 与 实用性 。在 Ｔ Ｓ Ｃ Ｃ基 本原
．ｕ ｈ ｎ ｈ ａ ｓ Ｃ ｕ —ｕ
（ ｕｚｏ ｏ ｅ ｕｐｙＢ ｒａ ， ｕｚｏ １０ １ Ｃ ｉａ Ｈ ｉ ｕＰ ｗ ｒ ｐ ｌ ｕｅｕ Ｈ ｉ ｕ５ ６ ０ ， ｈｎ ） ｈ Ｓ ｈ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｃ Ｃ ｉ ａ ｍｐ ｒ ｎ ｍｂ ｒｉ ＡＣ Ｓ’ ａ ｌ． ｔ ｈ ｐ ｌ ａｉｎｏ ｏ ｒｅｅ ｔ ｎｃｄ ｖｃ ｓｎ ｗ ｐ ｓ ｔ ａ ｔ Ｔ Ｓ ｓ ｎｉ ｏｔ ｔ ａ ｍｅ ｅ Ｆ Ｔ Ｓｆｍｉ Ｗｉ ｔｅａ ｐｉ ｔ ｆ ｗｅ ｌｃｒ ｉ ｅ ｉｅ ｅ ｏ — ｎ ｙ ｈ ｃ ｏ ｐ ｏ
ｔｅ ｉｎ ｏ ｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ ｌｎ ｓ Ａｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｅ ｔｏ ｆｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｅ ． ａ ｉ ｈ ｍｅ， ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓＯ Ｃ ｌｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍｍｉｓｏ ｉ ｎ ｈ ｋｅ ｏ ｅ ｔ ａ ａｙ ｅ ｈ ｒ ｂｅ Ｃ ＵＴ ｄ ｉ ｈ ｏ ｓｉｎ ｎｇ ａ ｄ ｓ ａ ｄ ｗｎ ｔｓ
ａ ｄ ｉ ｕ ｔａｅ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ Ｆ ｎ ｌ ｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｎ ｆ ｈ ｐ ｒ ｔ ｎ ｌｃ ｕ ｓ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｌ ｓ ｔ ｄ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｏ ｒｃ ｉ ａ ｕ ｅ ． ｉ ａｌ ｔ ｅ ｃ ｐ ｉ ｓｏ ｅ ｏ ｅ ａｉ ａ ｏ ｒ ｅ ｏ ｒ ｔ ｃｉ ｌ ｒ ｈ ｖ ｙｈ ｉ ｏ ｔ ｏ ｈ ｏ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ａ ｅ ｇｖ ｎ ｎ ｏ ｔ ｙ ｔｍ ｙ ｉ ｅ ． ｏ
超高压串补保护与控制系统配置及整定方案
中 图 分 类 号 ：Ｍ ７ Ｔ ７２
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ：０ ３９ ７ （０ ０ ０ － １－５ １０ —１ １ ２ １ ）９０ ８ ０ ０
摘
要 ： 章 对 串补 保 护 与 控 制 系统 配 置要 求 、 能 配 置 原 则 、 电保 护 及控 制 参数 整 定 方案 进 行 了详 细 论 述 ， 文 功 继
有 利 于 串补 保 护 与控 制 系统 标 准化 配 置 方案 制 定 ， 相 关 继 电保 护 整 定提 供 实践 性 参 考 。 文 章 在 断 路 器 失灵 为
ｆ ｎ ｔｏ ｏ ｆｇ ｒ ｔｏ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｅ ａ ｒ ｔ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｅｔｎ ｌ ｎ ，ｗｈ ｃ ｓｈ ｌ ｆ ｌｉ ｏ ｍｕ ａ ｉ ｇ ｕ ｃ ｉ ｎ ｃ ｎ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ，ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ａ ａ ｔ ｒｓ ｔ ｇ ｐ ａ ｓ ｏ ｏ ｉ ｉ ｈ ｉ ｅ ｐ ｕ ｎ ｆ ｒ ｌ ｔｎ
Ｕｌｒ ｈ ｇ ｌ ｇ ｅ ｉｓＣｏ ｔ ａ ｉ ｈ Ｖｏ ｔ ｅ Ｓ ｒｅ ｍｐ ｎ ａ ｉｎ Ｐｒ ｔ ｃｉ ｎ ａ ｄ ａ ｅ ｓｔ ｏｅｔ ｎ ｏ ｏ
Ｃｏ ｔ ｏ ｓｅ ｎ ｇ ａ ｉｎ ｎｄ Ｓ ｔｉ ｇ Ｐｌ ｎ ｎ ｒ ｌＳｙ ｔ ｍ Ｃｏ ｆ ｕｒ ｔｏ ａ ｅ ｔｎ ａ ｓ ｉ
ｃ ｉ ｂ ｅ ｋ ｒ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｓ ｆ ｒ ｂ ｃ ｕ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｆ ｎ ｔ ｎ ． ｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｓ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｋ ｐ ｐ ｏ ｅ ｔ ｕ ｃ ｉ ｓ ｏ ｏ
可控串补的特性分析与应用建模仿真
可控串补的特性分析与应用建模仿真可控串补（TCSC）是一种电力系统的可控补偿装置，主要用于调节输电线路的电压和降低输电线路的功率损耗。
在本文中，将对TCSC的特性进行分析，并对其在应用建模仿真中的应用进行讨论。
首先，TCSC的特点如下：1.可调节电抗：TCSC能够通过调节其串联电抗来对电力系统的电压进行控制。
当系统电压过高时，可以增加串联电抗以降低电压；当系统电压过低时，可以减小串联电抗以提高电压。
2.实时响应：TCSC具有快速响应的特性，能够在微秒级别内对电力系统的电压进行调节，从而有效地控制系统的稳定性和可靠性。
3.可调节补偿容量：TCSC能够根据系统需求来调整补偿容量，以实现电力系统的稳定和无功功率的控制。
4.灵活性和可靠性：TCSC具有灵活性和可靠性，能够适应不同电力系统的需求，并且能够快速地进行故障响应和恢复。
其次，TCSC在应用建模仿真中具有以下几个方面的应用：1.电力系统稳定性分析：TCSC可以用于电力系统的稳定性分析中，通过调节系统的电压和补偿容量，来改变系统的动态响应，并提高系统的稳定性。
2.电力系统电压控制：TCSC可以用于调节电力系统的电压，使得系统的电压处于稳定的工作范围内，从而提高系统的可靠性和安全性。
3.功率损失控制：TCSC可以通过调整电力系统的电压和功率因数来减小线路的功率损失，从而提高系统的效率和经济性。
4.系统故障响应：TCSC可以在电力系统出现故障时，快速地响应，并通过调节电压和补偿容量，来进行故障恢复和系统重建。
最后，TCSC在应用建模仿真中的研究可以通过建立电力系统模型，以及积极的控制策略来实现。
这些模型和控制策略可以通过仿真软件进行验证和优化，以提高系统的稳定性和可靠性。
通过建模仿真研究，可以更好地了解TCSC的特性和应用，并为实际的电力系统运行提供有益的指导。
综上所述，对于可控串补（TCSC）的特性分析与应用建模仿真，可以通过对其可调节电抗、实时响应、可调节补偿容量、灵活性和可靠性等特点的分析，来深入了解其特性和应用。
串级控制系统的设计PPT课件
副对象
输入：控制阀所控制的流量
输出： 副被控变量
主对象
输入： 副被控变量 输出：主被控变量
6
对原油波动较列方案效果好。
原油
此方案副回路包含的干扰多，副对
燃
象时间常数较大
料
油
T1C T1T
对于副控制器，它接受主调节器的输出作为外给 定起随动调节系统的作用，用副参数的快速变化 来保证主参数的不变，副控制器一般采用P作用而 不采用积分和微分，但付参数是流量对象时，副 控制器应选PI调节规律。
5
串级控制系统控制器正、反作用的选择
正、反作用的选择应先副后主的原则选择：
1、先把副回路看成简单控制系统，按简单控制系统 确定副控制器的正、反作用；
热物料
T2T
T2 C
7
若原油较平稳，燃料压力波动大，可建立温度—压力 （流量）调节系统。
原油
此方案副回路包含的干扰只有燃
气压力波动，副对象时间常数较 燃
小，快速性好
气
热物料
TT
FC
TC
FT
8
（要求：TO1 TO2为3~10倍，否则系统无法运行，系统将振 荡。 ⑶付回路设计，应考虑把调节通道中，非线性部分包括在付 回路中。 ⑷副回路的设计应符合工艺上的合理性（付参数的选择与简 单控制系统的操作变量的选择相同）。
4
串级控制系统主、副控制器控制规律选择
主参数如成份、温度等有更高的控制要求，主控 制器一般选用PID调节规律。
2
串级控制系统把非线性环节包含在副回路中
3
主、付参数的选择原则
主参数的选择原则：与单回路控制系统被控变量的选择 相同。可用于滞后大，或直接采用质量参数等为被控变 量。（比单回路控制系统被控变量的选择裕度大）
关于串级控制系统的设计
厂 ＼ ＼
、
串级控制系统就是两个控制器进行 串联 连接 ， 把主控制器 当作 主要 部分 ， 确保 主变量稳 定为 目标 ， 两个 控制器保 持统一 ， 相互协 作。 特别是在二次干扰中 ， 副控制器就会做一个 大致调节 ， 然后让 主 控制器做一个深入微调。 所 以控制 品质一定要 比普 遍控 制体 系高一 些 。两个控制器都会选取“ 反” 工作形式 。 图 １仿 真 图 利用和单 回路掌控体 系中各个性 能标 准进行 对 比， 证 明了串级 控制 系统在响应速度 、 稳定度 、 抗扰性 等多个方面都优 于单 回路控 调节 Ｐ Ｉ Ｄ参数 ， 做一个反复实验 ， 一直到这个掌控质量达到要求 。 ３ ． １ 经验整定参数表 制系统。 ２ 研 究与 开 发 ２ ． １主 、 副 变 量 的 选 择 通常情况 下 ， 科学有效的 串级控制体 系 ， 当干扰 由副回路流入 时， 最大偏差会不断削减到单 回路控 制体系 １ ／ １ ０～１ ／ １ ０ ０ ， 就算是从 主 回路进去 ， 其也能够迅速削减 到 １ ／ ３ ～１ ， ５ ， 不过 ， 假 如串级控制体 副 回路 中依照流量做一 个调控 ， 比例度要尽 可能大 ， 积分 时间 系在规划时不够科学 ， 那么其优势就无法 获得有效展现 。 主变量选取原则和单回路 控制 系统中选 取标准是统一 ， 就是选 要尽可能小。 取直接或 者间接展示生 产中商品产值 、 品质 、 环保等掌控 目标的参 根据以上原则及整定时所得参数 ，取副 回路 Ｋ ｐ ＝ ６ ０ ， Ｋ 。 ＝ １ ２ ０ ； 观 曲线振荡剧烈 ， 调节时间过长 ， 说明Ｋ 。 过大， Ｋ 。 较小。 数 当作主变量 。因为串级控制体 系中副 回路 有着 超前 功能 ， 使得工 察输出曲线 ， 重新调整 Ｋ … Ｋ 大小。 经过反复试验 ， 确定副 回路调节器 的参数 艺过程 比较稳定 ， 因此 ， 在一定程度 上允许 主变量有一 定的滞 后 ， 这 ＝ ７０， Ｋ￣ ＝９ ０。 样就给直接展示掌控 目标的参数带来 了一些空间 。 因此主变量选取 Ｋｐ 主 回路按温度控制整定。温度系统就是 因为其拥有测量变送和 原则就是 ： 在 条件可 以准许 的状况 下 ， 尽可 能选 取一些可 以直接展 示掌控 目标 的参数 当作是主变量 ， 无法操作时还能够选取和控制 目 热传递滞 后 ， 因此就 比较慢 。 比例度大概在 ２ ０到 ６ Ｏ之间 ， 主要还是 一般积分时间较 大。微 标有着一些应对联系的间接参数 当作主变量 ； 因此所选取主变量一 受到温度改变范畴 与控制阀外在尺度影 响。 分 时间一般 都是积分 时 间 １ ， ４ 。主 回路 预设初 值为 Ｋ ｐ ＝ ４ ０ ， Ｋ ｉ ＝ １ ０ ， 定是有着很快 的反应度 ； 还要整合到工艺中合理性与可行性 。 此次设 计 中是专门就精馏塔提馏段 温度 做一个 掌控 ， 综合各方 Ｋ ｄ ＝ ２ ０ 。 观察输 出曲线 ， 发现 曲线不稳定 。 按照Ｐ Ｉ Ｄ控制规律进一步 最后 明确主 回路调节器数值 Ｋ ． ＝ ３ ５ ， Ｋ 。 ＝ ７ ， Ｋ ￣ ＝ ２ ８ 。仿 面原 因及 以上主变量选择原则 ，以提馏 段温度为主变量最为合 适。 调整各项参数 ， 既能直接反映控制 目的的参数 ， 又有足够的灵 敏度 ， 而且容易实现 。 真 曲线如图 １ 。 由仿 真图可 以看 出 ， 响应 曲线呈 ４ ： １ 衰减震 荡 ， 其 中过渡 时间 ２ ． ２主 、 副控制器的选择 凡是 串级 控制系统 的场合 ， 对象特性 总有较大 的滞后 ， 本次设 要 比十秒小。基本达到预期效果。 计也不例外 ， 因此 主控制器采用三作用 Ｐ Ｉ Ｄ控制器是必要 的。 ３ 串级 控 制 技 术 的 发展 前 景 随着工业 的发展 ， 新工艺形成 ， 生产 中也不断变得强大起来 ， 对 副 回路就是随动 回路 ， 是可 以有一些余差 。副 回路不需要积分 作用 。这样可 以将副 回路的开环静态增益调整得较大 ， 以提 高克服 商 品品质需求也是在不 断提升 ， 简单 掌控体 系已经无法符合工艺需 过程掌控有着很强惯性 、 滞后 时间也 比较久等特征 。 串级控制体 扰动得能力 。但 由于本次设计 的副变量是蒸 汽流量 ， 所 以副 回路为 求 。 流量控制系统 ， 这种 系统开环增益都 比较小 ， 若不 加积分 ， 会产生很 系 就 可 以 有效 处 理 这 类 问题 。 一 个具 体 的 串级 控 制 方案 ，由于 选 择 具体 实施方法也不一样 ， 要根据具体情况 和条件 大余差 。 又 因为流量副 回路构成得等效环节 比主对象的动态滞后要 的仪器类 型不同 ， 小得多 ， 副控制器增加 积分作用也不太影 响主 回路性能 。因此这个 而定 。 如 电动或气动 ， 电动 Ｉ 型， Ⅱ型 ， 或Ⅲ型。 通常而言 ， 主控制器 中给定值就是 这些工艺设定 ， 其就是一个 固定数值 ， 所以， 其就是一 设计所获得副控制器是使用 比例和积分这个方式 。 个定值掌控体 系。而副控制体系 中给定值是主控制器给定 ， 其户因 ２ ． ３串级控制 系统 Ｐ Ｉ Ｄ参数整定 Ｐ Ｉ Ｄ最合适 参数通 常会包含 Ｋ ｃ 、 ｒ ｒ ｉ 等一 些 比较 常见 的掌控参 为主控制改变而有所改变 ， 所以， 副回路 就是一个随动体系。 本文 以串级控制系统为研究对象 ， 着重探讨 了系统参数 的取值 数， 精准迅速 选取 Ｐ Ｉ Ｄ 中最合适参数是有关 Ｐ Ｉ Ｄ控制器是不是合理 副对象 的控制器的设 计。采用 串级控制对纯滞后进行控制有 的重要步骤 ， 怎样 在具体生产里获得这些最优参数 呢？现行 的方法 和主 ， 有 有很 多种 ， 就是 因为蒸馏塔会 全天候持续生产这 个特征 ， 使用 当场 比较理想的效果 。串级控制通过副控制器对副控制对象的作用 ， 效提升 了系统 中反应速度与掌控精确度 。 经验整合法去实现一个 比较好的掌控成果 。 参 考 文 献 现场经验整定法是工作人员在具体运作 中， 就各类掌控规模对 １ １ 方康玲 ． 过 程控 制系统『 Ｍ１ ． 武汉 ： 武汉理工大学出版社， ２ ０ １ ２ ． 掌控 品质 的影响 的定性探究归纳出一些有效 、 合理并获得普遍运用 『 ２ ］ 邵惠鹤 ． 工业过程 高级控制【 Ｍ】 ． 上海 ： 上海交通 大学出版社， １ ９ ９ ７ ． 的一个方式 。 在整个过程中 ， 我们始终要把 Ｐ Ｉ Ｄ维持在先 比例 ， 然后 『 积分 ， 最后在进行微分 这个 处理办法 ， 在探 究 Ｐ Ｖ改变 情况时 ， 不 断 『 ３ １ 金 以慧 ． 过 程控 制『 Ｍ 】 ． 北京 ： 清 华 大 学 出版 社 ， ２ ０ ０ ６ ．
可控串补(TCSC)模式切换控制策略的动模实验研究
Ｌ ￣ ｎ ，Ｓ Ｎ ｎ ＭＡ ｕ Ｚ Ｕ Ｚ ｅ．ｕ， Ｈ ａ ．ｕ Ｉ Ｋｅ ｕ Ｕ Ｙｉｇ， Ｙ ｅ， Ｏ ｈ ｎｙ Ｚ ＡＯＪ ｎｇ ｏ，ＮＩ ｉ ｉ Ｕ Ｌｎ
第３ 卷 第２ ８ ０期 ２１ 年 １ １ ０ ０ ０月 ６日
电 力 系统 保 护 与 控 制
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｄＣｏ ｔｏ ｏ ｒ ｓｅ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｒ ｌ Ｓ ｏ
Ｖｌｌ３ ０２Ｏ ０ －８ Ｎ ． ０ ｃ．１ ．２ ０ ｔ ６ ０１
３ ＳａｅＧｒｄｏ ｈ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣｏｌｇ ， Ｊｎ ｎ２ ０ ０ ， Ｃ ｉａ ． ｔｔ ｉ ｆＣ ｉａＴ ｃ ｎ ｌｇ ｌ ｅ ｉａ ５ ０ ２ ｅ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉ ｓ ｓｒ ｃ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｙ ａ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｄ ｖ ｃ ｆＴ Ｃ， ａ ｓ ｔ ｆｍｏ ｅ ｓ ｔｈ ｎ ｏ ｔ ｌ ｔａｅ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅｄ ｎ ｍｉ ｍｕ ａ ｉ ｅ ｉｅ ｏ ＣＳ ｏ ｅ ｄ — ｗｉ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｒｔ ｇ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ｙ ａ ｃ ｏ ｃ ｏ ｓ ｙ ｓ
ａ ｄ ｎ ｍａｌ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉ ｌ ｉｈｃ ｎ ｂ ｎ ｆ ｅｒ ａｉａ ｉ ｎ ｏ ｍｏ ｅｓ ｔｈ ｎ ． ａ ｓ ｆ ｏ ｃ ｄ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｃ ｒｅ ｔｎ ｄ ｉ ｇｓ ｌ ｒ ｓｓａ ｃ ｓ ｒａ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｔ ｆ ｎ ｉ ｔ ｚ ｏ ｄ ｗｉ ｉ ｇ Ｂｙｍｅ ｎ ｆ ｒ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｉ ｔ ｙ ｉｔｒｂ ａ ｃ ｔ ｅｌ ｅｃ ｒｅ ｔ ｈ ｄ ｗｉ ｈ ｎ ｏ ｃ ｐ ｃｔ ｅｍｏ ｅｔ ｐ ｓ ａ ｅｉ ｌｍｅ ｔ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ ｈ ｒ ｏ ｒ ｎ ｈ ｗｉ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ，ｔ ｅｍｏ ｅｓ ｔ ｉ ｇ ｆ ｍ ａ ａ ｉ ｖ ｄ Ｂｙ ａ ｓＣ ｂ ｓ ｈｈ ｎ ｃ ｒ ｉ ｏ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ． ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｒ ｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｙ ｃ ｎ ｍａ ｅｔ ｅｓ ｔ ｈ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓｅ ｎ ｏ ｓ ｓ ｅ ｅ ｙ ａ ｃｐ ｒｏ ｍａ ｃ ． ｈ ｗ ｔ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔ ｇ ａ ｋ ｗｉ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｔ ｒ ｄ ｐ ｓ ｅ ｓ ｔ ｒ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｈ ｔ ｓ ｈ ｃ ｆ ａ ｂ ｔ ｄ
串级控制系统设计
2、应用于纯延时较大的过程 当对象纯延时较大，用单回路控制系统不能满足控制性能
指标时，可以采用串级控制系统：在离控制阀较近、纯延时较 小的地方选择一个副参数，把干扰纳入副回路中。 例：网前箱温度-温度串级控制系统
72o C
61o C
滞后90s
要求：最大偏差不超过 1o C 如果纸浆流量波动 35kg / min
)
当W02(S)H(S) 1时
G(S
)
Wc
(S
)
1 H (S
)
W01 ( S
)
所以，串级控制可以减小或消除副对象的非线性。
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§6.3 串级控制系统的设计
一、主变量的选择
与单回路控制系统的选择原则一致，即选择直接或间接反映 生产过程的产品产量、质量、节能、环保以及安全等控制要求 的参数作为主变量。
Y (S )
其特征方程式为：
T01T02S 2 (T01 T02 )S (1 Kc K1K2 ) 0
则:
2 1 01
T01 T02 T01T02
阻尼比
阻尼振荡频率为：
自然振 荡频率
d1 01
1 12
T01 T02 T01T02
1 12 21
双容对象的串级控制系统如下图所示：
二、副变量的选择
选择原则： （1）在保证副回路时间常数较
小的前提下，使其纳入主 要的和更多的干扰
副回路包含的干扰越多， 其通道越长，克服干扰的灵敏 度越低。
（2）应使主、副对象的时间常数匹配 为确保串联系统不产生共振，一般取
d 2 (3 ~ 10)d1
可控串补(TCSC)的分析与研究
为 了 解 决 电力 系 统 存 在 的 以上 问题 ， 出 了可 控 串 联 提 补 偿 （ ｈ ｒ ｔｒ ｏ ｔｏｌｄ Ｓ ｒｅ Ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ， Ｔ ｙ ｉ ｏ Ｃ ｎ ｒｌ ｅｉｓ ｏ ｅ ｓ ｔ ｓ ｅ ｏ 即 ＴＣ Ｃ）电 容 器 ，可 控 串 联 补 偿 电 容 器 是 灵 活 交 流 输 电 系 Ｓ
制 ，可 使 ＴＣ Ｃ 置 快 速 而 平 滑 地 调 节 串 接 在 输 电 线 路 中 Ｓ 装 的 有 效 容 抗 值 ，从 而 达 到提 高 系 统 传 输 能 力 ，灵 活 控 制 系 统 潮 流 ，改 善 系统 暂 态 稳 定 性 等 目的 。基 于 ＴＣ Ｃ的 多 种 Ｓ
控 制 功 能 及 良 好 的 工 业 效 益 ， 它 成 为最 早 实 现 工 业 应 用 使
可控 串 （ ＣＳ ）的分析 与研究 用背景
一
二 、可控 串￣． Ｃ Ｃ 的结构 （ Ｓ） Ｔ
（ 可控 串补 （ Ｃ Ｃ 的结 构特 点 一） Ｔ Ｓ ）
一
般 来说 ，电力系统 的安 全稳 定运 行 受到 多种 因素
的 影 响 ， 要 包 括 静 态 稳 定 、动 态 稳 定 、暂 态 稳 定 、电 压 主 稳 定 和 热 稳 定 极 限 的 限 制 ， 上 述 影 响 因 素 中 前 四 种 因 素 在 是 限 制 电 网输 送 能 力 的 主 要 因素 。因此 在 实 际 的 电 网运 行 中 ， 过 采 取 一 系 列 措 施 在 增 大 电 网输 送 能 力 的 同时 还 必 通 须 保 持 系 统 的 安 全 稳 定 运 行 。目前 常 用 的 一 些 措 施 主 要 包括 串 联 电容 、 联 电 容 、并 联 电抗 以 及 同 步 调 相 机 等 设 并 备 ，这 些 设 备 在 改 善 系 统 运 行 条 件 、提 高 电力 系统 的 稳 定 性 、增 强 电网 输 电能 力 等 方 面起 到 了 一 定 的 作 用 。但 这 些 设备 都 是 采 用 机 械 式 控 制 方 式 ，在实 际 应 用 中有 很 大 的 局 限性 ： （）控 制 速 度 慢 ， 本 上 只 能 在 静 态 情 况 下 控 制 系 １ 基
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可控串补保护控制系统的设计苏春华【摘要】TCSC是FACTS家族中一名重要成员,其使用使串联补偿具有更大的灵活性与实用性.在TCSC基本原理及运行模式的基础上对该套装置的保护和控制系统进行了配置和设计.详细分析了可控串补中电容器、金属氧化物可变电阻(MOV)、晶闸管阀、火花放电间隙、平台、旁路断路器、冷却系统等设备的保护原理,阐述了各保护的功能及其作用.另外,还简单分析总结了TCSC本体保护对输电线路保护的影响,并针对实际工程中可控串补保护系统在调试及试运行期间发现的问题提出了相应的改进措施.最后,给出了TCSC保护控制系统的动作过程及通信流程的描述.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2011(049)006【总页数】5页(P26-30)【关键词】FACTS;可控串补(TCSC);控制系统;本体保护【作者】苏春华【作者单位】惠州供电局,广东惠州516001【正文语种】中文【中图分类】TM531 引言晶闸管控制的串联补偿电容器(TCSC)最早是在1986年由Virhayathil等人作为一种快速调节网络阻抗的方法提出来的。
在美国、瑞典、巴西的电网中已投运了部分可控串补装置，此外，印度、澳大利亚等国也在进行TCSC的研制计划。
我国自20世纪90年代中期开始对TCSC技术进行了长期的研究。
针对多条线路进行了安装TCSC的可行性论证，包括:伊敏—冯屯线、阳城—淮阴线、天平线(贵州天生桥——广西平果)。
2003年6月，我国第一个TCSC工程在天平线平果侧变电站建成投运，对500kV天平线Ⅰ，Ⅱ回采用FSC+TCSC补偿模式，总补偿度为40%。
2005年，由中国电力科学院研制的第一套国产化TCSC装置在甘肃省壁口—成县220kV电网投运，线路串补偿度达到50%[1]。
发展到今天，TCSC已是柔性交流输电系统(FACTS)家族中的重要成员。
文献[2]中详细介绍到:它通过调节线路电抗来控制潮流，从而提高线路传输能力，此外其快速控制能力可以更有效抑制低频功率振荡，消除次同步谐振，对提高电力系统运行可靠性和灵活性及改善线路性能具重大意义，对实现我国电力工业西电东送的发展战略有着十分广阔的应用前景[3]。
与传统电力系统设备相比较，可控串补设备的组件类型较多，不仅涉及传统的电力元器件，还包括新型的电力电子设备，同时各组件在保护原理与实现技术上也与传统继电保护有一定的差别。
因此，设计完整而有效的可控串补保护控制系统，以保证可控串补的安全可靠运行具有重要的现实意义。
2 TCSC概述2.1 TCSC 的基本构成与工作原理[4－7](见图1)图1 TCSC模块一次系统结线图电容器组C:进行串联补偿。
其容量大小决定了TCSC的基本补偿度，其耐受电流/电压的能力与晶闸管触发角的限制共同决定了TCSC的容性运行区范围。
反向并联晶闸管T1、T2:用于改变TCSC的等效阻抗，以满足系统在各种运行条件下的要求(如提高稳定性、增加输送能力、抑制同步谐振等)。
旁路电抗器TCR:有时候与反并联的晶闸管串联的电抗器会被分成两半，以便在电抗器发生短路时能起到保护晶闸管阀的作用。
金属氧化物变阻器MOV:防止电容器上发生高的过电压，且使电容器保持接入状态，即使在故障情况下也如是，从而有助于提高系统的暂态稳定性。
旁路断路器S1:在发生严重故障或设备工作不正常时，将电容器旁路;是最后一道防线。
限流电抗器:用以限制电容器旁路操作时电容器上电流的大小和频率。
火花间隙G1:当MOV不能动作而电压升高到一定水平时，间隙击穿，实现对电容器和MOV的过电压保护。
特高速接触器(UHSC):当要求阀在“全导通”模式下运行较长时间时，可使阀上的导通损耗最小。
在阀突然过载或故障情况下是，闭合可减轻阀上的压力。
限流阻尼装置D:帮助电容器在内部故障情况下，电容器端电压达到保护水平时，对电容器放电电流和放电电流频率进行限制且加速其衰减。
由图1可见，TCSC的主电路结构非常简单，这也是TCSC在实际工程中得以广泛应用重要原因之一。
在实际工程应用中，既可以将单个TCSC模块直接串接于输电线路中，也可以将多个小容量TCSC单元同时串接于输电线路中，分别对每个TCSC单元进行调节。
可变串联补偿的工作原理是通过对晶闸管触发脉冲(触发角)的控制，对电容器进行旁路、投入或部分调制，改变并联电抗器支路电流脉冲;该脉冲电流和线路电流叠加得到电容电流，使得电容器上的基频电压得到升高;电容器端电压和线路电流之比即为TCSC的等值电抗。
这个提高了的电压可快速而平滑地调节串接在输电线路中的有效容抗值，改变了串联容性电抗的有效值。
LC并联电路的等效阻抗Zeq表达式为:①若wC－(1/wL)＞0即wL＞(1/wC)，这个并联电路总体上呈现为一个可变的容性电抗，且比FC本身的容性电抗值要大。
随可变电抗器感性电抗的增加，等效容性电抗逐渐变小。
当可变电抗器开路时，等效容性电抗值最小，即等于FC本身的电抗值。
②若wC－(1/wL)=0即 wL=(1/wC)，谐振产生，导致一个无穷大的容性电抗，是不可接受的状态。
③若wC－(1/wL)＜0即wL＜(1/wC)，这个并联电路总体上为等效电感值，且大于固定电抗器本身的值，对应于TCSC运行方式中的感性微调模式[8]。
2.2 TCSC的基本运行模式(1)晶闸管旁通模式(晶闸管投切电抗器(TSR)模式):晶闸管全导通，导通角为180°。
一旦晶闸管阀上电压过零并开始变正时，就加上触发脉冲，从而使晶闸管阀上流过连续的正弦电流。
TCSC模块此时为一个电容器和电感器的并联，一起对外提供感性阻抗。
这种模式被用来达到某些控制目的，或用来起动某些保护功能。
无论何时，TCSC模块因为超出电流限值而被旁路时，都要等线路电流回落到指定限值以下，并延迟一定的时间Tdelay以后，才能将TCSC模块重新插入电路。
区别于断路器旁路模式:断路器旁路模式只在TCSC故障或TCSC上有暂态过电压才会发生。
(2)晶闸管闭锁模式(或等待模式):TCSC退化为固定的串联电容器，并且TCSC的净电抗是容性的。
在这种模式下，电容器上的直流偏移电压受到监视并采用直流偏移控制来快速释放，因而不会对输电系统的变压器产生任何损害。
此时的晶闸管阀监控功能仍在工作。
晶闸管阀是TCSC保护的一部分，必要时阀由保护系统自动触发(TPSC模式)。
注:TPSC模式指当出现线路区内故障后的1ms内，晶闸管阀触发导通，将电容器组快速旁路承受故障电流，直至旁路断路器合上为止。
在故障清除后，TCSC自动重新投入，并以故障前的控制模式运行。
(3)晶闸管微调模式(即阻抗控制模式):这是TCSC的标准模式。
呈现为连续可控的容性电抗或连续可控的感性电抗。
容性微调模式时，当电容器上的电压和电流极性相反时，晶闸管被触发，使得TCR电流与电容器电流方向相反，从而导致TCSC上存在一个循环电流。
该电流提高了FC上的电压，增大了等效的容性电抗并提高了串联补偿度。
为防止谐振，amin≤a≤180°，当a从180°减小到 amin时，循环电流时不断增大的。
当a=amin时，容许的TCSC达到基频电容器电抗值的2.5～3倍。
3 TCSC的保护控制系统3.1 TCSC保护控制系统构成概述3.1.1 可控串补的控制层及功能综述可控串补的控制系统可以分为三层:主控室控制、继电保护室控制和现场就地控制。
运行人员可在继电保护内的控制系统屏上的操作方式选择开关(Remote、Local、Field分别表示上述三种操作方式)进行切换，任何时候均只能用其中的一种操作方式进行操作。
而且正常情况下应该在变电站主控室的终端WINCC上进行操作，仅当变电站主控室的终端出现故障时才可切换到继电保护室内的终端上操作。
但在串补装置进行维修时，也可在继电器室内的终端上进行操作。
就地操作方式仅在紧急情况和串补装置检修情况下才可以进行，正常运行时禁止使用此方式。
可控串补的控制系统主要功能有:(1)串补站的隔离开关、旁路断路器和串补地刀的操作;(2)串补实际值计算;(3)串补控制参数设置;(4)串补控制模式选择;(5)串补投入/退出顺序控制;(6)串补站功率震荡抑制控制模式;(7)串补站固定的触发角度控制;(8)串补站动态的触发角度控制;(9)串补站阀门点火控制;(10)串补站点火脉冲产生;(11)串补站设置点的生成控制;(12)电容器过电压、过负荷控制;(13)阀电流限制;(14)阀过流中断控制;(15)保护干预控制;(16)串补站设备运行状态监视;(17)事件记录器记录的信息显示、信号的报警与复归;(18)显示测量参数的变化曲线显示等。
3.1.2 可控串补的控制方式介绍可控串补站的控制系统主要分为开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制是指控制系统的输出对控制过程能行使控制，但控制结果的状态没有影响控制系统，控制计算机、控制器、控制过程等环节没有构成闭合环路。
例如可根据给定的阻抗来开环调节线路阻抗。
闭环控制是指计算机对控制对象进行控制时，控制过程状态能直接影响计算机控制系统，在闭环控制系统中，一方面控制中心按计算机发出的控制信息对运行设备进行控制，另一方面运行设备的运行状态作为输出由检测部件测出后，作为输入反馈给控制计算机，从而控制计算机、控制中心、控制过程、检测部件构成一个闭环回路。
例如可通过将流经线路的电流控制为一恒定值来调节线路的潮流。
其中，闭环控制包括四部分:测量系统、控制模式、保护控制、点火控制。
上述的控制系统功能中第4、5及16项均属闭环控制。
继电器室内的开环控制屏上有分、合闸按钮，其中合闸按钮可对旁路开关直接进行操作。
当串补装置的在继电器室内与主控楼内WINCC都损坏时可用才能用分闸按钮来分开旁路旁路开关。
3.1.3 保护控制系统的具体构成及有关说明可控串补的控制系统由控制终端WINCC、控制中心SIMADYND、接口装置SU200、阀基电子设备(VBE)以及相应的通信网络构成。
①终端WINCC有两台，即主控室WINCC和继电器室WINCC，它们分别通过光缆与控制中心相连。
②SIMADYND是全数字式的，是实现保护功能的硬件平台。
可以自由配置的模板化控制器，具有快速化的开环控制及监测、闭环控制及数学运算、信息采集及逻辑运算、通信等功能。
控制的逻辑与信号处理是在控制中心SIMADYND中实现的。
③VBE主要作用是产生点火脉冲触发可控硅和监测核对可控硅的运行状态信号。
④每个接口装置SU200有40个开关量输入、8个模拟量输入和24个开关量输出，与控制中心SIMADYND的连接通过光缆实现。
图2 平果可控串补站的保护控制系统配置图图3 TCSC部分自监测图图3是TCSC部分的自监测图。
由以上两个图可知，每个串补段(FSC段和TCSC 段)的保护系统都配备两组完全相同且相互独立工作的数字保护系统。