可控串联电容器(TCSC)补偿装置是在常规串联补偿技术上发展而来的一种新型电力装置。由于采用晶闸管快速控制,其基频等值阻抗可以在较大范围内连续调节,既可以呈现容性电抗,也可以呈现感性电抗。TCSC 的出现为电网运行控制提供了新的手段。除了具有常规串联补偿技术的优点之外,TCSC 可以用于电力系统暂态稳定控制、阻尼功率振荡控制、SSR 抑制以及动态潮流控制等。 TCSC 实验装置可以在一定程度上真实地反映实际装置的物理特性,同时又不像现场试验那样受到系统运行条件的约束。而且,其控制器可以和实际装置的控制器完全一样,利用各种控制理论设计的 TCSC 控制装置可以在实验室首先进行试验,因此,利用实验装置研究 TCSC 的基本运行特性及其控制策略具有重要的理论和实际意义。 本文以 TCSC 实验装置研制为主要目标,在装置基本运行特性分析、装置系统设计以及试验等三个主要方面开展研究工作。 装置运行特性分析是设计 TCSC 装置的基础。从装置设计的角度来说,必须首先明确 TCSC 的外部系统运行条件与装置工作能力之间的协调关系。本文首先分析了考虑装置额定参数约束的 TCSC 装置工作特性,系统运行电抗与装置元件工作电压电流之间的关系,以及元件参数对于装置运行特性的影响。 TCSC 的电抗器元件工频品质因数只能是有限值,这就使 TCSC 的稳态基频等值阻抗特性有可能出现双解现象。本文的研究指出 TCSC 的稳态基频等值阻抗双解现象是线路电流同步方式下特有的现象,论文通过与电容电压同步方式下 TCSC 稳态基频等值阻抗特性对比,找到了产生稳态基频等值阻抗双解的原因,同时通过数字仿真对这种现象进行了验证。 稳态基频等值阻抗控制是 TCSC 装置的基本控制对象目的。其响应特性直接关系到 TCSC 的系统有效应用。本文研究了同步方式对 TCSC 开环阻抗控制的影响。并基于暂态过程的分析,提出了一种基于触发角校正的闭环控制策略,通过数字仿真验证了所提出控制方法的效果。 进行 TCSC 实验装置的设计首先必须确定装置的典型试验系统和 TCSC 的运行方 I<WP=4>式,以便确定 TCSC 装置的外部系统技术条件。本文根据实验室条件讨论了不同的典型试验系统的构成,并基于所建立的模型进行了装置主电路设计、元件选型计算和装置的实现工作。实验装置充分考虑了试验系统经常性故障操作的要求。 TCSC 装置的监控系统应与实际运行的 TCSC 装置具有类似的功能。此外,对于实验 TCSC 装置而言,还要求监控平台具有良好的开放性。本文详细介绍了开放式监控平台的功能、硬件构成和相关程序设计。 利用数字仿真结果可以很好地指导 TCSC 实验装置的调试工作。本文建立了完整的 TCSC 试验系统的数字仿真模型。对所研制的 TCSC 实验装置,本文进行了初步试验,包括基本运行模式的实现、模式转换的暂态过程以及阻抗响应特性等,并将试验结果与数字仿真结果进行了比较,验证了装置设计的合理性和有效性。