毕业设计（论文）-可控串联补偿器动态仿真

1、南京理工大学紫金学院毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号：系：电子工程与光电技术系专 业: 电气工程及其自动化题 目:可控串联补偿器动态仿真 副教授 指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2016 年 5 月南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 可控串联补偿器动态仿真 综合成绩： 指导者评语：论文以可控串补为研究对象，讨论了TCSC的结构、工作原理和控制方式。通过建模和仿真，分析了TCSC的静态和动态特性，详细讨论了电压和阻抗设定值变化对功率输送的影响。论文格式规范，概念正确，达到了任务书要求。同意参加答辩，并建议成绩评定为：良好 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要随着电力电子技术的快速发展，柔性交流输电技术的应用越来越广泛。可控串联电容补偿通过线路参数补偿来提高功率输送能力，是一种重要的FACTS设备，由于其较好的补偿性能，在国内外已

2、取得了不少应用。本文讨论了TCSC的静态及其动态性能，研究了TCSC对电力系统输电能力的影响，以及电压波动或阻抗给定值变化时系统的动态过程。以一个500kV长距离输电网络为例，通过建模和仿真计算，观察传输功率、阻抗测量值和给定值、晶闸管触发角的变化波形，验证了理论分析的正确性。关键词 TCSC 传输能力 动态稳定毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Dynamic Simulation of TCSC AbstractWith the rapid development of Power Electronic Technology, FACTS (Flexible AC Transmission System) has been widely used in power system. As a critical member of FACTS family, TCSC (Thyristor controlled series compensation) has also been used in some power project since 1990s because of

3、its excellent performance.In this dissertation, the static characteristics and dynamics of TCSC is discussed, focusing on the transmission capacity and dynamic process after the voltage fluctuates and the changes of given impedance value. Meanwhile, a power system model with TCSC is set up in MATLAB environment. In this model, a long-distance and 500-kV transmission network connects two infinite sources. The changes of capacity of power system, as well as impedance value and the trigger angle, a

4、re displayed on the scope. The obtained waves validate the theoretical analysis.Keywords TCSC; transmission capacity; dynamic stability本科毕业设计说明书（论文） 第页 共页目 次1 绪论11.1 本课题研究的背景和意义11.2 柔性交流输电技术11.3 串联补偿技术的发展21.4 本论文章节设置及说明52 TCSC原理与特性62.1 TCSC结构62.2 TCSC基本工作原理62.3 TCSC的工作模式82.4 TCSC控制策略92.5 TCSC工作特性102.6 本章小结123 TCSC建模与仿真分析143.1 TCSC模型143.2 TCSC控制模块163.3 电力系统仿真模型163.4 对输电能力影响仿真183.5 动态稳定仿真分析203.6 本章小结23结 论25致 谢26参 考 文 献27本科毕业设计说明书（论文） 第28页 共28页1 绪论1.1 本课题研究的背景和意义我国的能源供需矛盾十分突出，通常西部地区的能源会有大量剩余，而东部地区能

5、源短缺，但需求量大。为了充分的利用各类能源，我国电力系统需要将电能进行长距离、大容量的传输。传输过程中电网的安全和稳定运行常常遇到困难，一个直接的解决办法就是铺设更高等级的输电线路。但是，这样经济性和环保性较差。因此，目前摆在我们面前的一个问题就是如何充分挖掘现有电网的潜力，提高大容量、远距离输电的输送能力和稳定性。为了提高电力系统的输电能力和稳定性，必须采用先进的控制调节手段。随着电力电子技术的日趋成熟，柔性交流输电技术（FACTS）已经在我国的电力系统中得到了应用，面临的一些问题也得以解决，使我国的电网成为一个实时可控的柔性电力系统。因此，研究柔性交流输电技术，对我国电网的建设和稳定运行意义重大。1.2 柔性交流输电技术FACTS技术的概念是1986年美国电力系统专家N.G. Hingorani博士提出的，他将FACTS定义为建立在电力电子或其他静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。由于FACTS重大的技术作用，此概念一经提出就备受电力界重视。FACTS是电力系统一项较新的技术，发展速度十分迅速，包含的设备种类也越来越多，主要包括：静止无功补偿器（S

6、VC）、静止无功发生器（SVG）、静止同步串联补偿器（SSSC）、晶闸管控制串联补偿器（TCSC）等等。FACTS革新了交流输电技术，对电网和线路的运行有良好的作用。从目前的工程应用实际来看，FACTS有较快的响应速度，且没有机械运行部件，可以实现如下功能：（1）控制潮流。串联型、混合型FACTS装置可以较好的控制线路的潮流。对FACTS装置进行合理的配置，能够优化控制电网的运行，并且满足经济性的要求。（2）增加电网安全稳定性。FACTS装置具有快速调控的能力，能够提高系统的电压稳定性和功角稳定性，阻尼振荡，限制短路电流，防止发生连锁事故以及大范围的停电事故。（3）提高电网输送容量。制约输电能力的首要因素是稳定性，FACTS装置通过提高静态稳定极限将电力系统的输送容量大大增加。1.3 串联补偿技术的发展串联补偿技术的基本思路是把一定的补偿设备串联到待补偿的线路上去，从而改变线路的静态特性和动态特性，是一种目前比较经济、有效的方法。可控串补是通过调节晶闸管的触发角来快速、平滑的调节串补电容的等效基波阻抗，达到提高输电能力、稳定性的目的。TCSC响应速度快、承受电流大、耐压高、运行范围大。

7、串联补偿技术在工程运用中已经有了不少应用的实例1-4，国内外的研究者们也对它进行了很多研究分析。1.3.1 串补工程应用实例串联补偿技术的应用开始于1928年，美国纽约电力公司在某一33kV系统中采用了一个串补度为的固定串补，用来优化输电线路的潮流。之后，其他国家如瑞典、苏联也开始在电力系统中采用串联补偿技术。到2005年底，全世界有大约200套串补装置投入运行，覆盖了当今所有的电压等级。TCSC工程应用首先开始于美国。1991年，美国AEP的Kanawha River站的245kV线路上的第一个晶闸管投切可控串联补偿（TSSC）投入运行，标志着TCSC技术实用化阶段的开始。这套TSSC装置的建设主要是为了消除线路上的过载现象，并调节网损。随后在1992年美国Kayenta站的ASC装置投入运行以解决负荷增长与架设新线受限的矛盾，从而提高输送能力。1993年，美国Slatt站建成了TCSC装置，有效的防止了次同步谐振（SSR），并降低了网损。国外TCSC工程应用的实例还有1997年瑞典中部Stode站TCSC和巴西南北联络线的TCSC。我国的串补技术起步于1954年，迄今为止我国的串补

8、应用在了的配电网和110、220、330、500kV的电力系统。2004年第一套国产的串补装置甘肃成碧可控串补投入运行，实现了中国串补的发展史上的一个零的突破。我国串补技术的不断发展，使我国具备了可控串补工业化的应用能力，打破了外国公司在此项技术上的垄断，提高了中国电力行业的竞争力，为我国的电网发展提供了强有力的技术支持。随着国内串补技术经验的不断积累，其优越性逐渐的被人们所认可，在今后有希望能够得到更加广泛的应用。我国的TCSC应用开始于2003年7月南方电网的天广TCSC，也是亚洲第一个TCSC工程。该工程采用可控串补与固定串补串联的方式，提高了“西电东送”天广交流输电线路输电能力约200MW，也有效的抑制了低频振荡和过载。甘肃成碧TCSC工程、伊冯输电系统的可控串补工程等相关工程自投入运行以来也带来了明显的环境效益和经济效益。我国典型的串补工程介绍如表1-1所示。表1-1 国内典型串补工程应用时间地点或线路名称电压等级简介2003年平果可控串补站500kV我国第一个可控串补，采用了光触发技术。线路总补偿度为，串补装置总容量为（双回）。2004年甘肃成碧可控串补工程220kV采用一次设备混合复用方式的固定串补和可控串补的混合装置，可实现两种模式的切换。基本补偿度为。2007年伊冯可控串补工程500kV由固定串补和可控串补串联组成，并且安装在2个独立的平台。基本补偿度为，其中可控串补的补偿度为，补偿容量为。2009年贺州串补站500kV是南方电网“西电东

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