TCSC的基频阻抗特性分析与仿真
TCSC对输电线路继电保护影响仿真分析的开题报告
TCSC对输电线路继电保护影响仿真分析的开题报告一、选题的背景和意义随着电力工业的发展，高压输电线路使用愈加广泛，但输电线路受到外界因素的影响，如雷击、短路、地震等等，这些因素容易导致系统损坏。
在高压输电线路保护中，继电保护是一种重要的手段。
而TCSC（无功补偿器）作为一种新型的电力电子设备，因其具有很好的功率控制特性，在实际的输电线路中得到了广泛的应用。
然而，TCSC对输电线路保护影响问题成为研究的热点。
针对这个问题，本文将对输电线路继电保护在TCSC的影响进行仿真分析。
二、研究内容本文将采用PSCAD/EMTDC 软件建立输电线路仿真模型，并在模型中加入TCSC，对其对继电保护的影响进行分析。
研究包括以下内容：1. 继电保护的工作原理2. TCSC的基本原理及控制策略3. 继电保护在传统输电线路中的应用4. TCSC对继电保护系统的影响分析5. 停电后系统的恢复三、研究方法本文将采用 PSCAD/EMTDC 软件建立输电线路仿真模型，并在其上进行仿真实验。
通过对仿真结果的分析，得出 TCSC 对继电保护的影响特点，从而进一步探讨解决方案。
四、预期结果通过本研究，将进一步探讨 TCSC 对继电保护的具体影响，对于输电线路的安全性和可靠性提高具有一定的参考价值。
同时，可以借鉴相关工程实践经验、完善系统保护机制，避免因受到 TCSC 影响导致的线路故障等问题的出现，提高电力系统的稳定性和安全性。
五、结论本文在建立仿真模型的基础上，通过对仿真结果的分析，得出了 TCSC 对输电线路继电保护的影响特点，并探讨了解决方案，能够提高线路的安全性和可靠性。
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。
综合阻抗与差动纵联保护在TCSC线路上的性能分析比较
０ 引言
气 候变 化和 环境保 护 的压 力使 得必 须采用 新技 术来 提 高生产 、传 输和 供应 的安全 性 、可靠 性和经 济 性 ， 同时开发 新 能源特 别是 可再 生 能源 来 满足 能 源 需求 和环 境约 束 。 自１ ９ ８ ６ 年 美 国 电力 科学研 究 院
（ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｅ Ｐ Ｒ Ｉ ）的
度、 可控 串补调节的动态过程对综合阻抗的影响等， 同时与常规纵联差动进行 了分析比较。 仿真结果表明， 基于综合 阻抗的线路综联保护性能 良 好 ，在抗过渡电阻、单电源运行和适应可控 串补动态过程等方面有独
特优 势 。
【 关键 词 】 输 电线路 Ｔ Ｃ Ｓ Ｃ 纵联 保护 综合 阻抗
Ｎ ． Ｇ ． Ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｒ ａ ｎ ｉ博 士 提 出 柔 性 交 流 输 电 系 统
（ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ Ａ Ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ Ｓ Ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，Ｆ Ａ Ｃ Ｔ Ｓ ） 技 术
以来 ， Ｆ Ａ Ｃ Ｔ Ｓ 得 到世 界范 围 内 电力工 业 界 的研 究 与应
【 摘
要】 将综合阻抗应 用于带可控 串补线路，针对可控 串补在线路 不同位置及 区内外故障等情况进行
了性 能分析 。 不论 串补在 线路 出 口还是 线路 中间 ，区 内故 障 时 ，线路 两端 电压 相量 和 与 同线路 两端 电流相
量和的比值 ，即线路综合 阻抗反映该输 电线路上的容抗，其模值较大；内部故 障时，综合阻抗反映 系统电 源阻抗和线路阻抗，其模值相对较小，据此可以判别线路上的内部和外部故障。分析 了串补在不同的补偿
可控硅控串联电容补偿器(TCSC)的结构、原理及应用研究报告
可控硅控串联电容补偿器(TCSC)的结构、原理及应用研究报告摘要可控串联电容器(TCSC)补偿装置是在常规串联补偿技术上发展而来的一种新型电力装置。
由于采用晶闸管快速控制，其基频等值阻抗可以在较大范围内连续调节，既可以呈现容性电抗，也可以呈现感性电抗。
TCSC的出现为电网运行控制提供了新的手段。
除了具有常规串联补偿技术的优点之外，TCSC可以用于电力系统暂态稳定控制、阻尼功率振荡控制、SSR抑制以及动态潮流控制等。
TCSC装置是一种结构简单、控制灵活以及容易实现的器件。
正因为TCSC具有这些特点，因此在工业中较早投入应用。
本文将通过简单介绍TCSC装置的结构及其工作原理，详细讨论TCSC装置的阻抗调节特性，以及考虑装置额定运行参数约束时TCSC装置的工作特性，从而归纳出TCSC装置的控制模式。
其中，TCSC 作为一项高可靠性和经济性的电力系统调节技术，在现代电网中的应用正在逐渐推广，口前全世界有多个TCSC工程在投人运行。
本文还将针对TCSC装置在现代电网中的工程应用做出简要介绍，为从事TCSC的工程人员提供参考。
关键字：可控串联电容补偿器；结构原理；工作特性；控制模式；工程应用1 绪论可控串联补偿技术是在常规固定串联补偿技术的基础上为适应电力系统运行控制的需要而发展起来的。
早期的可控串联补偿器采用机械开关投切串联电容器(Mechanically Switched Series Capacitor，简称MSSC)来实现，它采用分段投切方式改变对线路阻抗的补偿程度。
由于机械开关动作速度较慢，因此，这种补偿装置只主要用于电网潮流控制。
随着大功率电力电子器件技术的成熟和发展，出现了利用晶闸管控制的串联补偿技术，包括晶闸管控制串联电容补偿器(Thyristor Controlled Series Capacitor，简称TCSC)和晶闸管投切串联电容补偿器(Thyristor Switched Series Capacitor，简称TSSC)。
可控串联补偿装置的仿真研究
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。
可控串补(TCSC)的特性分析与应用建模仿真
电气3班刘丽娜
指导老师：刘莫尘
论文研究背景及意义
背景： 现代电网互联，稳定性问
题突出，柔性输电技术 （FACTS）广泛应用，远 距离输电对电网输电能力的 要求提高。
意义： 分析TCSC的特性，并进行
应用仿真，有利于下一步考 察应用TCSC装置对现有继 电保护系统的影响。
alpha I rm s
控制系统
I abc
TC R _Puls es
Alpha
I rm s
CB
触发单元
A
B
N
C
V2
Pt c s c zt c s c alpha Scopes
功率
仿真电路接线方案 阻 抗 ztcsc [Ohms] α角 [deg]
主变量mai n vari abl es
TCSC的应用模型搭建图
1、绪论 2、TCSC的运行原理与工作模式
3、TCSC的特性分析 4、TCSC的应用建模仿真
5、小结与展望
题
目
可
控
串
特 性
补 （
TCSC
分
析
与）
应的
用
建
模
仿
真
TCSC装置
晶闸管截止模式 晶闸管旁路模式 容性微调模式 感性微调模式
TCSC的特性分析
TCSC的阻抗特性与α的关系图
Uc I
IL
Ic
容性微调模式下各分量稳态图
触发角α越大,TCSC置暂态过 程越短；
触发角α越小,TCSC装置暂态 过程越长。
谐波电压的幅值随着w增加 而减小，高次谐波所占的 比例很少
TCSC应用建模仿真
A
基于无源控制方法的TCSC控制器及其仿真研究 EI收录
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天平可控串联补偿装置的动态模型及时域仿真
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。
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TCSC的基频阻抗特性分析与仿真
0.引言
串联补偿在电力系统中的应用历史非常悠久,最早可以追溯到1928年前后,纽约电网33kv系统曾采用串联电容补偿来实现潮流均衡;1950年,在瑞典的一个23OkV电网中首次应用串联补偿装置来提高输电系统的传输能力。
此后,串联电容补偿成为远距离输电中增大传输容量和提高稳定性的重要手段而得到大力的发展和广泛的应用。
采用串联补偿可以改变传输线的等效阻抗或在线路中串入补偿电压,方便地调节系统的有功无功潮流,从而有效地控制电力系统的电压水平和功率平衡。
因此,在线路上采用串联补偿能更好地实现潮流控制,提高系统的电压稳定性、暂态稳定性和振荡稳定性,抑制次同步谐振。
在考虑远距离、大容量输电经济性的时候,采取串联电容补偿策略往往是必然选择。
而TCSC常被用于抑制由串补电容引起的系统次同步振荡,它所产生的无功功率,随着线路负荷增加而增加且可以在负荷变化的全范围内进行调节;线路传输相同的功率,串联补偿较并联补偿而言,所需的无功功率增量要小;就抑制次同步振荡而言,TCSC具有较大优势。
输电线路接入串联电容补偿可以抵消部分线路电感,等效缩短线路电气距离,相当于为负载提供一个电压特性“很硬”的电压源。
1.TCSC的结构
晶闸管控制串联电容器基本的、概念性的TCSC模块由一个容抗固定的电容器与一个晶闸管控制的电抗器并联而成。
TCSC补偿方案的基本思路是通过改变晶闸管的触发角来调节并联支路的等效电感,进而达到控制TCSC等效阻抗的目的。
图1
TCSC主要由四个元器件组成:电力电容器C,旁路电感L,两个反相并联大功率晶闸管SCR。
实际装置中还包括保护用的金属氧化物压敏限压器MOV,旁路断路器等金属氧化物可变电阻器(MOV),本质上为一个非线性电阻器,
跨接在串联电容器上,用以防止电容器上发生高的过电压。
MOV不但能限制电容器上的电压,而且能使电容器保持接入状态,即使在故障情况下也是如此,从而有助于提高系统的暂态稳定性。
跨接在电容器上的还有一个断路器CB,用以控制电容器是否接入线路。
2.TCSC的运行原理
TCSC通过对触发脉冲的控制,改变晶闸管的触发角a,即可改变由其控制的电感支路中电流的大小,因而可以连续改变总的等效电抗,也即使线路的串补程度连续的变化。
对TCSC功能的理解可以通过分析一个由固定电容器(C)和可变电抗器(L)相并联的电路的行为来获得,如图所示
图2
该LC并联电路的等效阻抗Ze。
可以表达为:
FC的电抗值比与之并联的可变电抗
器(L)的电抗值小,整个并联电路呈现为可变的容性电抗。
并且这个电抗器的作用
使得整个LC并联电路的等效容性电抗比FC本身的容性电抗值大。
如果wC一(l/wL)=o,会产生谐振,导致一个无穷大的容性阻抗。
如果wC一(l/wL)<0,则表示LC并联电路的等效电感值大于固定
电抗器本身的值,这种情况对应于TCSC运行方式中的感性微调模式。
当TCSC处于可变电容模式下时,随着可变电抗器感性电抗的增加,等效的容电
抗逐渐减小。
等效容性电抗的最小值在感性电抗取无穷大时达到,也就是当可变
电抗器开路时达到,即等于FC本身的电抗值。
3.稳态基频阻抗特性的仿真
3.1TCSC的基频等效阻抗公式
TCSC在电力系统中能起到上述控制作用,主要是通过迅速改变其基频等效阻
抗的大小和性质来实现的。
图3.1可控串补等值阻的分析电路
由于TCSC是串联在线路中，应以电流源作为激励
当激励为电流源时:
σπα
=-
按照以电流源作为激励得到的基频稳态等效阻抗公式,在MATLAB中仿真,得到TCSC电抗随触发角α的变化特性曲线如图所示。
由图可见,在电路参数(L、C等)确定后,TCSC的稳态基波阻抗仅取决于TCR支路的触发角α,通过动态改变触发角,即可达到调节串联补偿阻抗的目的。
在谐振点处,TCSC呈现为一个非常大的阻抗,并导致很大的电压降落,通过在触发角上设置制值以避开谐振区域。
图3.1 K=2.35时电抗随触发角的变化情况
k值是TCSC装置的结构参数,通过选择合适的k值,在90<a<180的范围内,可以使谐振点仅出现一次。
否则产生两个谐振点,会使工作区域变小。
当k值选择不恰当时产生了两个稳定状态谐振点。
k的取值范围为2.5一3.0之间。
一般当k>3后,就会出现多于一个的谐振点。
图3.2 k=4.10时TCSC电抗随触发角的变化特性
4.小结
（1）确定TCSC的主电路特征参数K值一般遵循以下四个原则: 使①的值在2.2~2.7 ) 范围内较合适; ②在触发角90°~180°范围内只能出现一个谐振点，不能出现多个谐振点; ③谐振点对应的触发角在 90°~180°稍偏右的位置，即在135°~180范围内;④在触发角90°~180°范围内只能出现一个容性区和感性区，以便于调节和控制。
（2）通过改变触发角即改变微调模式发现:TCSC之所以大部分时间工作在容性区域,是因为在该工作区域内工作相比在感性工作区域内更加稳定,可靠;电感电容比对于TCSC的运行有非常重大的影响。
若比值过低,如电感值较低时,TCR电路电流和TCSC电压可能发生巨变,影响工作的稳定性。
（3）通过各种触发角下的电气量变化情况的对比发现:电感电容比影响TCSC的工作模式比值越高,容性工作区域越大,同时TCR电路的导通时间相应延长。
这个
结论也是之后TCSC抑制SSO策略提供了重要的思路之一。
参考文献
[1] 谢小荣,姜齐荣等.柔性交流输电系统的原理与应用.北京:清华大学出版社,2006.9
[2] 黄振华,陈建业.可控串补(TCSC)技术的应用进展.国际电力,2005,9(3):57一62.
[3] 郭剑波,陈晓伦.可控串补技术及国产化示范工程.国际电力,2005,9(2):54一57.
[4]赵学强,陈陈.晶闸管控制地串联电容补偿回路分析[J].上海交通大学学报,1998,32(1):91 -96.
[5] 韩彦华,李唬,施围.可控串补等值阻抗的计算方法研究.电工技术学报,2003,18(1):96一99.
[6] 徐政.可控串联补偿装置的稳态特性分析.电力电子技术,1998,(2):32一35
[7] 余江,段献忠,王为国,尹项根,何仰赞.TCSC的动态基频阻抗特性分析,电力系统自动
化,1999,23(14):21一23
[8] A11re2aD, Gole AM.FrequeneyresponseofthethyristoreontrolledserieseaPaeitor.IEEE Trans.on PD,2001,16(1):53一58。