2可变阻抗型串联补偿器TCSC(V-I特性)

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2 可变阻抗型串联补偿器：TSSC、GCSC与SSR
TCSC对于SSR中立，不会加重SSR，条件是电容电压必须在每半周 波等间隔内反向，当TCR开通延迟角和导通角改变时，不同导通角的 中心位置应保持固定不变，即关于电容电压过0点对称，当开通延迟角 减小时较难满足，此时TCR导通角增加，电容电压过0点的位置主要受 线路电流的影响；
自然响应，干扰SSR的建立过程。
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2 可变阻抗型串联补偿器：NGH-SSR阻尼器特性
上图中，is为24Hz的次同步线路电流，vSC0为无阻尼器时的电容电压， vSCNGH为阻尼器电容电压， vSCNGH,F为其基波分量，系统频率为60Hz， 阻尼器工作频率为120Hz；
观察可知，NGH阻尼器使电容电压基波分量几乎与相应的次同步线路 电流同相，对于24Hz次同步频率，NGH阻尼器呈现阻性而非容性阻抗， 理论推导、计算机仿真和现场测试结果证明了这一点；
TCSC主要实现可变串联电容，但电路结构与NGH阻尼器类似，也可
运用NGH原理抑制SSR。
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2 可变阻抗型串联补偿器：TCSC与SSR
TCSC中的TCR通过每半周波结束时电容电压反向来增加等效容抗， 这种电容电压的同步充放电过程与NGH方案中的同步放电过程类似， 也会干扰对次同步电流激励的自然响应，阻碍乃至预防SSR的建立；
TCR产生奇次谐 波，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 忽略，见左图；
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2 可变阻抗型串联补偿器：NGH-SSR阻尼器原理
串联容性线路补偿可能导致SSR，fe＝f－fm，fe为SSR频率，f为系统 频率，fm为汽轮发电机组某个扭振频率；
2 可变阻抗型串联补偿器：TCSC（V-I特性）
电压补偿模式：维持串联补偿电压不变。容性工作区，线路电流Imin时， 最小触发延迟角αClim限制了额定最大容性补偿电压VCmax；感性工作区， 最大触发延迟角αLlim限制了额定最大感性补偿电压VLmax。
阻抗补偿模式：维持串联补偿阻抗不变。容性工作区，α＝αClim时，串 补容抗最大XCmax，α＝π/2时，串补容抗最小XCmin；感性工作区，α＝ αLlim时，串补感抗最大XLmax，α＝0时，串补感抗最小XLmin。
1981年，N.G. Hingorani提出串联电容器的晶闸管控制阻尼方案，也 可扩展应用于TCSC；
NGH阻尼原理：如果电容电压超过了基波电压分量值，每半周波结束时 强迫电容电压至0；
NGH-SSR阻尼器：本质上是晶闸管控制放电电阻，串联有di/dt限制电抗，
在每次电容电压半周波结束时与系统同步运行，对次同步线路电流无
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2 可变阻抗型串联补偿器：TCSC（损耗曲线）
TCSC损耗几乎全部由TCR产生，包括SCR的通态损耗、开关损耗， 以及电抗的I2R损耗。
电压补偿模式：损耗曲线与补偿特性相关，当0<α<αLlim时（感性工作 区），TCR导通角增大，损耗随电流增加；当αClim <α<π/2时（容性工 作区），TCR导通角减小，损耗随电流减小。
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2 可变阻抗型串联补偿器：内部控制（概述）
内部（运行）控制：根据外部（系统）控制给出的电压或阻抗指令， 形成合适的管阀门极驱动信号，产生所需的补偿电压或阻抗，得到自 给式可变阻抗，可视为阻抗放大器的黑箱；
外部（系统）控制：根据线路阻抗、电流、功率、相角等系统测量信 号，为实现特定的输电线路补偿目标，形成内部（运行）控制所需的 电压或阻抗指令；
同步功能是内部（运行）控制的基石，同步开通和关断线路电流不仅 决定了系统频率处的等效阻抗，而且决定了次同步频段的阻抗特性；
内部（运行）控制还包括把输入指令变换成合适的开关信号，以及限 流、初始旁路等保护措施；
GCSC、TSSC和TCSC的内部（运行）控制结构基本相似，主要完成 3种功能：线路电流的同步、开通或关断延迟角的计算、门极触发信号 的产生。
TSSC为限制电流上升率，必须有串联电抗，可以使TCR导通角最小， 使TSSC不受SSR的影响，实际上，大容量串联容性补偿器可能由 TCSC模块串联而成，大多数TCSC中的TCR处于全通或全断状态，使 谐波和损耗最小；
GCSC也不受SSR的影响，正常运行时，在电容电压过0处，GTO导通， 强迫电容电压为0，除非为提供最大容性补偿，管阀全断，这可通过设 置最小关断延迟角γmin来解决，既对补偿电压无明显损失，又可保证电 容电压对系统频率的同步，使之对SSR不敏感。
阻抗补偿模式：α＝αClim时，串补容抗最大XCmax，损耗最高；α＝π/2 时，串补容抗最小XCmin，损耗最低；α＝αLlim时，串补感抗最大XLmax， 损耗最高；α＝0时，串补感抗最小XLmin，损耗最低。
电压、阻抗补偿模式可以通过控制互相切换。
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2 可变阻抗型串联补偿器：TCSC（两种模式）
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2 可变阻抗型串联补偿器：内部控制（GCSC）
GCSC与TCR内 部（运行）控制 策略完全类似；
同步定时：PLL完 成与线路电流的 同步；
把电压或阻抗指 令变换成关断延 迟角；
电容电压过0时， 决定管阀开通时 刻，维持最小导 通时间；
左图为电压 补偿模式所 对应的阻抗 变化图；
当补偿电压 恒定时，补 偿阻抗会产 生变化；
反之，当补 偿阻抗恒定 时，补偿电 压也会产生 变化。
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2 可变阻抗型串联补偿器：TCSC（主导谐波）
TCSC低次电压谐波产生的系统电流谐波小于电 力系统电流背景噪声。
TCSC电压谐波 由TCR电流谐波 产生；
与NGH阻尼器不同，如果忽略电路损耗，TCSC无能量的消耗，只有 能量在LC谐振电路中的转移，不能通过实际的物理阻尼来减轻SSR；
上图中，TCSC运行于容性工作区， 电容电压基波分量超前于相应的
次同步线路电流90°，对于24Hz次同步频率，TCSC呈现感性而非容
性阻抗，Байду номын сангаасCSC补偿线路不会导致或参与SSR。