可控串补(Thyristor Controlled Series Compensation,简称TCSC)是灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,简称FACTS)技术的一种,它通过改变晶闸管的触发角来实现对TCSC阻抗的大范围平滑调节,这对于电力系统具有重要意义。利用TCSC可以提高电力系统某一输电走廊的输送能力和改善输电走廊上的电压分布;在网状电网中,TCSC可根据系统运行条件控制线路潮流,从而降低网损,改善潮流分布;如果安装位置合适,TCSC能够减少机组间电气距离,增加同步力矩,提高稳定水平;利用TCSC可以改善互联电网或地区电网之间对某些振荡模式存在的弱阻尼或负阻尼现象,从而提高电力系统的动态稳定性;通过一定的触发规律,TCSC能够控制串联电容器和汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。 建立在电力电子技术基础之上,FACTS技术是当前电力系统中的前沿和热门的研究课题之一。本文首先就FACTS技术在我国电力系统中所处地位及作用进行论述;进而对TCSC的研究现状及研究TCSC的意义进行评述;从而明确本文的研究工作,详细阐述了TCSC的基本结构和基本工作原理,在总结前人工作的基础上,采用拓扑建模法,建立了包含电抗器支路电阻的TCSC数学模型,并推导出TCSC中电容支路两端的电压和电感支路中电流的时域计算公式。采用数字仿真,研究了电抗器支路电阻对TCSC稳态工作特性的影响。 本文基于前文所述TCSC的基本工作原理及其工作特性的研究,设计开发了TCSC装置的下位机与上位机。TCSC的下位机一方面主要用于实现一次系统的数据采集;另一方面用于实现TCSC的保护、控制及晶闸管触发脉冲输出等。TCSC的上位机起到实时监控系统的作用,实现了上位机与下位机间的双向数据通讯、良好的人机界面及基于ACCESS数据库的波形显示、数据后台处理等功能。 最后对所研制的TCSC装置,本文进行了初步测试。着重研究了TCSC在两种同步信号下基频阻抗的阶跃暂态特性和容性区、感性区相互切换时的暂态特性,并深入分析了TCSC的模式切换过程。