可控串联补偿（TCSC）动模实验系统研制及其特性研究

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1、摘要串联补偿技术是一种提高远距离输电系统传输容量、改善系统稳定性的经济有效的手段。晶闸管控制的可控串联补偿装置（TCSC）是在常规固定串联补偿装置技术的基础上发展起来的。通过调节晶闸管的触发脉冲，TCSC可以快速、平滑地改变它的阻抗。它能够控制潮流使之按指定的路径流动，并且使系统在接近热稳定极限的情况下工作。更重要的是，TCSC能够提高系统的暂态稳定和改善系统的动态行为，例如阻尼低频振荡、抑制次同步谐振和控制电压稳定。本文以开发研制TCSC动模实验系统为目标，围绕TCSC的基本运行特性、动模系统的设计以及物理模拟实验等方面开展研究工作。论文综述了FACTS及其中的TCSC在电力系统中

2、的作用、发展及应用研究现状。介绍了TCSC的基本结构、基本工作原理及各种运行方式的特点，对TCSC基频阻抗的调节范围的限制条件作了初步分析，并对TCSC的工作特性进行了归纳总结。论文提出了TCSC动模实验系统的整体设计方案，并以此为基础开发研制出了一套实用的TCSC动模实验装置，对其中的工控机及自行设计的基于DSP处理器的采集卡、保护卡、触发卡和录波卡进行了详细说明和具体实现。最后以研制出的实际装置为实验平台，开展了一系列的稳态和暂态实验，包括基本运行模式的实现，基频阻抗特性实验，阻抗阶跃响应特性实验以及模式切换的暂态特性实验等，对装置设计的合理性和有效性进行了验证。关键词：TCSC

3、基频阻抗特性DSP动模实验暂态特性IABSTRACTSeriesCompensationisaneffectiveandeconomicalmeanstoenhancethetransmissioncapabilityandimprovethestabilityoflongtransmissionsystems.ThyristorControlledSeriesCompensation(TCSC)isevolvedfromtheconventionalseriescompensation.Withtheadjustmentofthethyristors,itsequivalentfu

4、ndamentalimpedancecanbechangedrapidlyandsmoothly.TCSCisabletodirectpowerflowalongthedesiredpathsandallowthetransmissioncapabilitybeingfullyutilized.Moreimportantly,becauseofitsrapidandflexibleregulation,itcanimprovetransientstabilityanddynamicperformanceofthepowersystemsuchasdampinglow-frequenc

5、yoscillation,mitigationofsub-synchronousresonance(SSR)andprovidingvoltagesupportaswell.ThisthesisisdevotedtothedevelopmentofaTCSCexperimentalsetupforlaboratorypurpose.TheoperationcharacteristicsanalysisofTCSC,physicalsystemdesignandthetestsoftheexperimentalsetupareinvolved.Ageneraloverviewofthe

6、applicationofFACTSandTCSCinpowersystemispresentedfirst,followingtheintroductionofthebasecircuittopologyandtheoperationprincipleofTCSC.ThefundamentalimpedancecharacteristicsaswellastheoperationcharacteristicsofTCSCconsideringconstrainedconditionsaresummarizedbriefly.Thedesignandimplementationoft

7、heTCSCexperimentalsetupispresentedindetails.Theschemeofthebasicfunctionmodules,includingthemaincontroller,dataacquisitioncard,protectingcardanddigitaltriggeringcardbasedonDSPchips,arediscussed.Finally,thebasiccharacteristicsoftheT