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可控串联补偿(TCSC)在电力系统应用研究

 2022-11-09 11:11  

论文总字数:15025字

摘 要

我国现代电力工业已经进入飞速发展的时代,伴随着现代电网规模进一步扩大,电网中可能出现的各种故障会给电气设备带来安全威胁,给用电用户带来生活不便。如果不能及时恢复稳定运行,将进一步导致电力系统事故的扩大。因此,对柔性交流输电系统(FACTS)的研究至关重要。柔性交流输电系统将电力电子技术以及先进的控制技术相结合,实现对电网迅速而准确的控制,提高电力系统稳定性。

本文将围绕FACTS家族的核心成员可控串联补偿装置(TCSC)进行研究,从可控串补的电路模型入手,分别介绍其三种工作模式。根据TCSC工作特性分析它在稳态与暂态电力系统中的作用。最后基于MATLAB中自带的的动态仿真软件SIMULINK搭建具有TCSC的简单电力系统模型,通过MATLAB仿真研究,进一步分析TCSC在现代电力系统中的应用,验证TCSC能提高电力系统暂态稳定极限、改善线路传输效率等结论。

关键词:可控串联补偿;柔性交流输电系统;暂态稳定;MATLAB

Application of Thyristor Controlled Series Compensator in power system

Abstract

China's modern power industry has entered the era of rapid development. With the further expansion of the scale of modern power grid, various faults that may appear in the power grid will bring security threats to electrical equipment and inconvenience to power users. If the stable operation can not be restored in time, it will further lead to the expansion of power system accidents. Therefore, the research of facts is very important. Flexible AC transmission system combines power electronics technology with advanced control technology to realize rapid and accurate control of power grid and improve power system stability.

This paper will focus on the research of TCSC, the core member of facts family. Starting from the circuit model of TCSC, three working modes of TCSC are introduced. According to the working characteristics of TCSC, its function in steady-state and transient power system is analyzed. Finally, a simple power system model with TCSC is built based on the dynamic simulation software SIMULINK in MATLAB. Through MATLAB simulation, the application of TCSC in modern power system is further analyzed, and the conclusion that TCSC can improve the transient stability limit of power system and transmission efficiency of transmission lines is verified.

Key words: TCSC; Flexible AC Transmission System; transient stability; MATLAB

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题研究意义 1

1.1.1课题背景 1

1.1.2社会效益 1

1.2 FACTS的概念及分类 1

1.3 FACTS的作用 2

1.4 TCSC的研究及应用现状 2

1.4.1 TCSC的概念 2

1.4.2 TCSC的作用 2

1.4.3 TCSC的应用现状 2

1.5 本论文的主要工作 3

第二章 可控串联补偿TCSC及其对电力系统影响 4

2.1可控串联补偿TCSC 4

2.1.1可控串联补偿基本原理 4

2.1.2可控串联补偿TCSC的工作模式 5

2.2 可控串联补偿TCSC对电力系统潮流的控制 7

2.3 TCSC对电力系统稳定性的影响 7

2.3.1 电力系统稳定性概述 7

2.3.2 提高电力系统稳定性的措施 8

2.3.3 利用TCSC提高暂态稳定性 8

第三章 基于MATLAB对含TCSC系统建模 11

3.1 MATLAB 及 SimPowerSystem 简介 11

3.2 仿真模型的搭建 11

3.3 仿真过程 12

3.4 小结 13

第四章 总结与展望 15

4.1 总结 15

4.2 展望 15

致 谢 16

参考文献 17

第一章 绪 论

1.1课题研究意义

1.1.1课题背景

近些年来,我国以特高压交直流电为输电方式的大型电网正在高速发展,用电用户的需求多样化,电网运行方式的不断复杂化,因此,电力系统出现电压波动、功率震荡和谐波影响等非正常现象的概率增加。新能源的广泛应用以及大规模并网,其随机波动性将会产生突发的大功率直流电流,对电力系统稳定造成干扰,若不能及时恢复稳定运行状态,电力系统最终失稳将会造成大规模停电现象,影响用电用户正常生活,造成大规模经济损失。

在传统的电力系统中,我们通常会使用固定的串联电容器对输电线路进行无功补偿,依靠并联电容器对电力系统潮流进行调节。这些传统补偿装置一般都使用机械开关,区别于电力电子器件的主体的控制开关,机械开关无法做到无损耗和无限寿命,也无法平滑而迅速的调节补偿度,导致传统电力系统在面对非正常波动时表现出相对较差的可控性,呈现出无法准确快速地控制电压波形,使得电力系统快速恢复稳态运行等问题。

1.1.2社会效益

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