靜態(tài)同步串聯(lián)補(bǔ)償器機(jī)電暫態(tài)及電磁暫態(tài)特性研究.pdf

1、我國(guó)發(fā)電資源和電力負(fù)荷的地域分布極不平衡，大容量、遠(yuǎn)距離輸電是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的主要特點(diǎn)。提高電網(wǎng)輸電能力和安全穩(wěn)定性是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展急需的、最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。多年來(lái)，以TCSC、SVC和STATCOM等為代表的FACTS技術(shù)已在我國(guó)應(yīng)用，但基于可關(guān)斷電力電子器件的串聯(lián)型補(bǔ)償裝置在我國(guó)研究較少，存在許多空白。靜態(tài)同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)是基于可關(guān)斷器件的新型串聯(lián)補(bǔ)償裝

2、置，通過(guò)在線路中串聯(lián)注入電壓來(lái)控制線路兩端的功角差和電壓降落，起到調(diào)節(jié)線路輸送功率、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、阻尼功率振蕩及抑制次同步諧振等作用。 本論文工作的目的是全面、系統(tǒng)分析SSSC的主要特性，提出可應(yīng)用于實(shí)際工程系統(tǒng)分析的SSSC機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)模型和算法，并以SSSC示范工程為依托，對(duì)SSSC在河南電網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行基礎(chǔ)性研究。論文主要研究工作包括：1)在分析總結(jié)SSSC技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)SSSC的穩(wěn)態(tài)、機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)

3、特性進(jìn)行較為全面的研究；2)在通用的商業(yè)化電力系統(tǒng)分析軟件包PSASP中開發(fā)SSSC潮流計(jì)算模型、潮流控制模型、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算模型，在電磁暫態(tài)仿真軟件包PSCAD/EMTDC中開發(fā)SSSC電磁暫態(tài)仿真模型，這四個(gè)模型的開發(fā)為SSSC的基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用研究提供了手段；3)結(jié)合實(shí)際工程，用華中電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行SSSC在河南電網(wǎng)應(yīng)用的仿真計(jì)算工作，對(duì)上述研究成果進(jìn)行驗(yàn)證，為SSSC在我國(guó)的工業(yè)應(yīng)用研究提供范例。 本文進(jìn)行了以下基礎(chǔ)性和創(chuàng)新

4、性研究工作：1)針對(duì)潮流計(jì)算中SSSC模型與通用系統(tǒng)仿真分析軟件的接口問(wèn)題，提出了附加節(jié)點(diǎn)注入電流法，在PSASP的潮流計(jì)算模塊中建立了SSSC的潮流計(jì)算模型。2)針對(duì)SSSC抑制低頻振蕩的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)含有SSSC單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的理論分析和公式推導(dǎo)，分析了SSSC輸出量及內(nèi)部變量與系統(tǒng)變量的相互作用關(guān)系，及其對(duì)功率振蕩的抑制作用。提出SSSC抑制功率振蕩的機(jī)理，研究了SSSC提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制策略。采用SSSC的基本控制量——注入電壓

5、相角和PWM幅值調(diào)制系數(shù)作為控制變量，提出了變參數(shù)非線性控制方法，實(shí)現(xiàn)了SSSC的暫態(tài)穩(wěn)定控制回路。3)針對(duì)SSSC電磁暫態(tài)模型的底層觸發(fā)問(wèn)題，提出了直流側(cè)電壓恒定的SPWM控制策略與觸發(fā)策略。利用PSCAD/EMTDC構(gòu)建了SSSC閥組件模型，提出了閥觸發(fā)回路、觸發(fā)控制回路、SSSC系統(tǒng)控制回路及直流電容電壓控制回路的結(jié)構(gòu)和計(jì)算模型等；4)針對(duì)SSSC抑制次同步諧振的機(jī)理分析，分析了SSSC附加扭矩與轉(zhuǎn)子質(zhì)量塊扭矩的作用關(guān)系，并用復(fù)轉(zhuǎn)

6、矩系數(shù)法和時(shí)域仿真方法加以驗(yàn)證。 SSSC在河南電網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)研究結(jié)果表明，SSSC在實(shí)際電網(wǎng)中具有快速調(diào)節(jié)被控線路輸送功率、抑制功率振蕩、提高斷面穩(wěn)定極限等方面的作用，為SSSC工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合工程實(shí)際需要，本論文分析了固定串聯(lián)電容與SSSC聯(lián)合使用的可行性，這種方式既避免了SSR的發(fā)生又可以充分利用串聯(lián)電容控制潮流的作用，是一種可應(yīng)用于工程實(shí)際的較為經(jīng)濟(jì)的串聯(lián)補(bǔ)償搭配方式。根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的需求和電力電子技術(shù)的發(fā)展方