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38100字硕士毕业论文电力系统范文硕士论文:可控串联补偿技术抑制电力系统振荡的研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38100字
论点:振荡,同步,控制
论文概述:

本文在参考大量相关文献的基础上,针对可控串联补偿技术(TCSC)进行了深入的应用研究。内容包括TCSC的数学模型、TCSC抑制低频振荡,TCSC抑制次同步振荡,还提出了一种新型的混合串补方式来

论文正文:

第一章引言

1.1课题的研究背景和意义
随着中国经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高,中国的社会用电需求迅速增长。由于发电中心一般远离用户负荷,长距离大规模输电已成为中国输电系统不可或缺的一部分。随着电网的互联,电力系统的规模越来越大。同时,也带来了一系列相应的问题,如系统规划和资源优化配置、潮流控制、长距离传输能力、动静态安全等。这些问题对电力系统的安全运行和控制提出了巨大的挑战。新控制技术FACTS(柔性交流输电系统)的诞生(1)是解决现代电力系统面临的这些问题的有力工具和有效手段。它不仅能增加电力系统的传输容量,增强电力系统的可控性,而且在潮流控制和电网稳定控制方面有其独特的优势。随着FACTS技术在电网中的广泛应用,它必将在未来的电网中发挥更大的作用。可控串联补偿技术(TCSC)是FACTS器件的典型代表之一。它是从传统的固定串联补偿技术发展而来的。TCSC方案的主要目的是提供一种电容值连续可调的电容器,通过控制可控开关的触发角实现TCSC等效电容值的连续调节。它可用于提高输电功率,抑制功率振荡,提高系统暂态稳定性,实现动态潮流控制,抑制系统次同步振荡。这些为长距离交流传输提供了很好的解决方案。因此,研究可控串联补偿在电力系统中应用的相关技术和问题,具有非常重要的理论指导意义和工程应用价值。

1.2 FACTS技术的发展和分类
所谓FACTS技术是指一类配备电力电子或其他静态控制器的电力设备。FACTS技术是一种基于电力电子技术和现代控制技术的输电技术,能够灵活、快速地调节交流输电系统的阻抗、电压和相位。可以灵活控制系统的有功和无功潮流,达到大幅提高线路传输能力、抑制系统振荡、提高系统稳定水平的目的[3]
第2章受控系列补偿TCSC。该技术可以增强交流输电系统在输电中的控制能力。1992年,世界上第一个由晶体管控制的连续可调串联补偿装置(TCSC)在美国
FACTS装置对电力系统的暂态、稳态和动态过程具有重要影响。FACTS器件不同于传统的电力系统元件,具有可控性、非线性和多样性的特点,增加了建模的难度。研究的重点不同,采用的模型也不同。电力系统可控串联补偿TCSC的分析研究必须建立在精确的分析模型基础上。TCSC的系统分析模型主要分为以下几类:潮流分析稳态模型、机电过程分析模型和电磁-机电暂态联合分析模型。投入运行。1997年,巴西在连接南部和北部地区电网的项目中有效地解决了电力系统中的低频振荡问题。在该项目中,TCSC装置成功应用于500千伏高压输电线路。1980年1月,关西电力公司和三菱电力公司联合开发并投产了第一台容量为20兆瓦
2.1可控串联补偿原理的静止同步补偿器样机。1996年10月,EPRI、田纳西州电力局和西屋电气公司合作建设了TVA电力系统塔尔万500kv变电站的STATCOM。卢瓦尔的statcom已经投入运行,迄今为止运行良好,
2.1.1可控串联补偿结构
TCSC的主电路由一个固定电容、一个由晶体报警管控制的电感、一个用于限压保护的避雷器、一个用于通断的旁路断路器以及一个并联的阻尼电感和阻尼电阻组成。如图2-1所示,当TCSC正常工作时,断路器处于浙江断开状态。在TCSC正常运行期间,TCSC设备可以忽略MOV和断路器。因此,在对TCSC、MOV及其主电路的断路器建模时,通常会对其进行简化,以简化TCSC。通过控制触发角α,控制流经电感的电流,从而达到控制TCSC基频阻抗的目的。根据图2-2中所示的电流的正方向,存在i = ic+ip,但是实际上电感器电流和电容器电流的方向相反,这等同于与仅吸引电容器相比,向电容器电流增加额外的电流。当晶体报警管控制的支路阻抗大于时,TCSC将表现出容抗。当小于Xc时,TCSC将表现出感抗;当等于时,TCSC将有并联谐振,导致无限阻抗。。1997年7月,世界上第一台统一潮流控制器在美国肯塔基州东部的Inez变电站投入使用。该设备由AEP、西屋公司和美国电力科学研究所联合开发。我国FACTS技术的发展总体上落后于发达国家。然而,随着我国电力系统的快速增长和发展,FACTS技术日益成为解决电力系统现存问题的重要手段。20世纪80年代,中国进口了5台容量为105?NOMvar的完整SVC单元。1999年,河南电力局和清华大学联合开发的2000万瓦斯塔特通信(VARStatcom)投入试运行。2004年,中国电力研究院自主研发的静止无功补偿器和TCSC在220千伏输电线路上投入运行。2003年,中国开展了静止同步串联补偿器关键技术的研究(SSSC)。随着大功率电力电子技术的不断发展,FACTS技术将在发电、输配电系统的改造中发挥越来越重要的作用。FACTS设备根据与系统的连接方式可分为串联设备、并联设备和串并联设备。根据不同的控制策略,可以分为恒阻抗控制、恒压控制、恒流控制、恒功率控制等。根据所使用的不同电力电子设备,可以分为基于半控设备的FACTS设备和基于全控设备的FACTS设备。根据技术发展的成熟程度,FACTS装置可分为三代:第一代已广泛应用于实际工程中,如静止无功发生器(SVC)控制串联补偿器(TCSC);第二代是现有的工业原型或FACTS设备,它们没有被广泛使用。此类设备仍处于研究阶段,如STATCOM。第三代是将两个或多个控制器组合成一个FACTS设备。这些装置大多仍处于理论研究阶段,如统一潮流控制器(UPFC)。

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第三章TCSC低频振荡抑制研究……13
3.1电力系统低频振荡概述……13
3.2 TCSC低频振荡抑制原理……13
3.3 TCSC低频振荡抑制研究……14
3.3。1阻尼低频振荡的TCSC模型……14[/比尔/] 3.3.2……15[/比尔/] 3.3.3模拟分析……17 [/BR/] 3.4粒子群优化算法……19[/溴/] 3.5粒子群算法用于优化控制参数……22
3.6本章概述……27
第四章TCSC次同步振荡抑制研究……28
的分析方法……28
4.1汽轮发电机次同步振荡4.2次同步振荡模型……29[/BR/]4.3 TCSC阻尼次同步振荡原理……32[/比尔/] 4.4……34[/比尔/] 4.5 TCSC同步信号与次同步振荡……41
4.6本章概述……44
第五章基于单相TCSC抑制的混合补偿技术……45
5.1概述……45
5.2混合补偿……45
基于单相TCSC 5.3 TCSC触发角对次同步振荡抑制的影响……48[/比尔/]5 . 3 . 1 TCSC触发角对电阻尼的影响……48[/比尔/] 5.3.2时域模拟分析……50[/比尔/]5.4 TCSC安装阶段的影响……52[/比尔/] 5.5本章概述……53

结论

TCSC可以补偿电力系统中输电线路的感抗,提高输电效率。由于TCSC响应速度快,可以用来抑制系统的低频振荡和次同步振荡。为了提高TCSC的利用效率和经济效益,本文对TCSC抑制系统的低频振荡和次同步振荡进行了深入研究。本文的主要研究成果如下:分析了TCSC控制器抑制低频振荡的原理,建立了TCSC单机无穷大系统,研究了TCSC控制器抑制低频振荡的效果。提出了一种改进的粒子群优化算法对控制器参数进行优化,并获得了优化结果。从不同角度阐述了TCSC抑制次同步振荡的原理,介绍了次同步振荡分析的主要方法。建立了包含TCSC的IEEE第一标准模型,采用测试信号法比较了不同TCSC安装容量下的电阻尼。根据相位补偿原理,设计了一种附加TCSC的多通道SSDC。时域仿真验证了TCSC在较低的装机容量下无法达到抑制次同步振荡的效果。分别研究了电压同步和电流同步下TCSC阻抗阶跃响应。时域仿真表明,同步信号不会影响TCSC抑制次同步振荡的效果。针对次同步频率下三相阻抗不平衡会降低机电系统亲和力的事实,提出了一种基于单相TCSC的混合补偿方法,并计算了该补偿方法下的三相次同步阻抗。利用测试信号法研究了TCSC触发角对电阻尼的影响,并设计了附加的SSDC抑制次同步振荡。时域仿真表明,当触发角较小时,抑制次同步振荡的效果不明显。最后,研究了TCSC安装相位对抑制次同步振荡的影响。发现本文设计的抑制次同步振荡的TCSC效应和附加SSDC效应不受安装阶段的影响。这种方法在实际应用中可以节约成本。

参考
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