串补可控串补讲义(电科院武守远)
串补可控串补讲义(电科院武守远)知识分享
串联补偿技术国内外发展状况
时间 地点或工程 电压等级
用途
意义
1928 美国，纽约
33kV 串补度100%，均衡潮流 电力系统第一次用串补
1950 瑞典，Alftar 230kV 提高输送能力
控制环网中的潮流分布
降低网损
P1
HA
UA A
P GA P LA
P GA= P LA+ P
P =P 1+P 2 P2
UB B
P LB HB P GB P GB= P LB-P
串补/可控串补技术
串补技术原理
串补的实现形式
串联补偿技术国内外发展状况 国内工程介绍 串补在系统中的作用 串补/可控串补的实现：主设备、技术问
-20
-40 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
串补/可控串补技术
串补技术原理 串补的实现形式
串联补偿技术国内外发展状况
国内工程介绍 串补在系统中的作用 串补/可控串补的实现：主设备、技术问
题
串联补偿技术国内外发展状况
• 串补技术是一种成熟的技术。 • 90年代中期，总安装容量已超过
河池
惠水
红果
兴义
柳州
罗平
岩滩
天二
马窝 鲁布革
百色
天一
平果
来宾
天广可控串补工程
First TCSC project 南宁
广东受电断面
贺州
梧州 肇庆
玉林
北郊 罗洞 西樵
江门
可控串补
串补保护介绍讲解学习
二、串补保护定值整定原则
2、MOV保护单元 （1） MOV过电流保护
1. MOV过电流保护定值：18300A 整定原则：系统分析报告中给定。 分析报告补充文件“500KV串补工程设备规范复核调整说明”
旁路断路器闭合的MOV电流和能耗整定值” “MOV能耗整 定值62.3(MJ/相)”。 一般取区内故障时MOV的最大能量值的1.1～1.3倍，并应小 于MOV允许能耗水平。 建水串补设计MOV允许能耗水平96 MJ/相，区内故障MOV 最大能耗为69.3MJ/相。所以本定值整定为：
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （2）电容器不平衡低值保护定值：567μA/A
电容器不平衡低值保护延时：30min 整定原则：电容器生产厂家提供的电容器不平衡保护相关参数
延迟跳闸值为1.7A，最大延时30min。所以低值保护定值 整定为：1.7×106 / 3000 ≈ 567μA/A。 （3） 电容器不平衡高值保护定值：2.1A 电容器不平衡高值保护延时：100ms 整定原则：电容器生产厂家提供的电容器不平衡保护相关参数 为：跳闸值为2.1A，最大延时0.5s。 （4） 电容器不平衡保护启动值：300A 整定原则：一般取电容器组额定电流的10%。不平衡高值保护 不经此启动值闭锁。
经验整定。过负荷保护为反时限曲线。
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （5）电容器过负荷
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （6）SSR保护（仅投入告警功能）
SSR 告警定值：6％ SSR 告警延时：5000ms 整定原则：该定值仅依据中国电力科学研究院系统所仿真计
串补保护介绍.ppt
保护 单元
保护功能名称
SOE
MOV过流保护
X
MOV高能量保护
X
MOV MOV高温保护
X
保 护
MOV不平衡保护
X
GAP自触发保护
X
GAP拒触发保护
X
GAP延迟触发保护
X
线路联动串补保护
X
录波
X X X X X X X X
输出选项
旁路永久 旁路暂时 闭锁重投 闭锁重投
触发间隙
联跳线路
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
经验整定。过负荷保护为反时限曲线。
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （5）电容器过负荷
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （6）SSR保护（仅投入告警功能）
SSR 告警定值：6％ SSR 告警延时：5000ms 整定原则：该定值仅依据中国电力科学研究院系统所仿真计
算分析以及国外相关保护的定值而设置。
X
X
X
X
X
X
X
一、串补保护配置和功能
3、串补控制保护的配置 （2）串补装置保护分类和出口方式
平台保护单元
保护 单元
保护功能名称
SOE
平台闪络保护
X
断路器合闸失灵保护
X
平 断路器分闸失灵保护
X
台 断路器三相不一致保
X
保护
护 电厂SSR联动串补保护
刀闸三相不一致告警
X
线路电流监视告警
X
录波
X X X X
二、串补保护定值整定原则
1、电容器保护单元 （5）电容器过负荷
“串补”——建设国家坚强电网
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国 电科 院 研 发 团 们 自己的设计方案和实旋方案。 。郭剑
队依 托 可 控 串补 波 详细介 绍 了 。 国产化 串补 。 的技 术优 示 范 工 程一 一 甘 势 世界上首次真正实现串补及可控串 保 肃 成碧 ２０Ｖ 控 补 调节 、控 制 、 护 系统 的双 重化 独立 ２ｋ 可
人 才 、 金 、 目运作 、工程 实施等 层 权 的核心 专利 和技 术标准 。 资 项 ”
网公 司 列 为重 点科 技示 范 工程 。２ ０ ０
白天的成碧可控串补装 置宁静而肃穆 ， 夜晚则又分外辉煌雄伟
维普资讯
Ｃｏ面Ｓｒ 封 ｒｔ ｖ故ｙ ｅ ｏ 事
区电网 陆续 引进 了一 些 串补 项 目 ， 由 串补技 术涉 及 电力系统 分析 、高 电压 计算 机软硬 件 、 电保 护及 变电站通 继 技 术 、 电转换等 诸 多学科领 域 ， 光 涉２ 学 科范 围之广 、 术难 度之 大使得 此 技 技术长 期垄 断在几 个跨 国公 司手 中 ． １ 内串补 工程 的报价 远远 高于 实际成本
开始 了可控 串补｝ 年来 ， 国电科院始 终坚 持 以市场 为导 多种 形式 的创 新研 究 ． 中 中国电科 院的 自 扎实推 进 ”的方 针 ．
有机 结 合起来 ．不 断挖 掘 自身在技 术 、 电科 院已经形成 了一批具有 自主知识产 路可控 串联 补偿装置研 制项 目被 国家Ｅ
低频 振 荡 、降 低 次 步 振 的 风 险 、进 ・ 步捉 Ｉ 系统 念 稳 定
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‘ ‘ ＂ 串补
抑制次同步谐振的可控串补底层附加阻尼控制算法
2 基于线路电流相位变化量的底层附加阻 尼控制算法
2.1 通过线路电流相位变化量提取转速偏差
本节基于底层附加阻尼控制结构设计一种实
现算法，从线路电流相位变化量中提取次同步频率
振荡模式特征，并基于相位补偿原理进行控制参数
设计。
当发电机以恒定转速ω 0 旋转时，线路电流可用 式(1)表示：
i0 = Im sin(ω 0 t + ϕ 0)
(China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China)
ABSTRACT: In accordance with the hierarchical control structure of thyristor controlled series capacitor (TCSC), a novel additional damping control scheme was added to and implemented in the bottom layer for sub-synchronous resonance (SSR) mitigation. An approach of obtaining characteristics of sub-synchronous frequency oscillation modes from the local line current was put forward in order to prevent the necessity for remote measurements. After the identification of the effect of the additional damping loop upon the damping torque, a parameter design method of the additional control was proposed based on the principle of phase compensation. Simulation results with the IEEE first benchmark model show that the additional control scheme is reasonable, the approach to obtaining characteristics of sub-synchronous frequency oscillation modes is feasible, and the parameter design method is effective.
可控串联补偿输电技术及其新进展
可控串联补偿输电技术及其新进展与固定串联补偿相比，可控串补具有固定串补无法比拟的优越性。
可控串联补偿不仅可以提高现有输电线路的输送容量、增进系统稳定，而且还可以阻尼低频功率振荡和抑制次同步谐振。
接着文章介绍了可控串补的基本结构、等效基波阻抗公式及四种基本的运行模式。
之后，文章列出了可控串补工程项目，并重点介绍了伊敏一冯屯的可控串补工程，基于可控串补技术已经得到了广泛的应用，文章在最后展望了可控串补必将在未来的电网中发挥更大的作用ｏ●武守远戴朝波王宇红中国电力科学研究院一、串联补偿的功效１．固定串联补偿在输电线路上串联电容器组可以补偿部分线路电感，从而提高线路输电容量。
由于串联电容器是提高输电系统性能的既便宜又有效的方法，所以在至少５５年前，这种串联补偿方法在电网中就开始得到了广泛应用。
串联补偿最显著的效果是可以减少线路的电压降，提高线路受端电压，起到提高线路输送容量的作用。
另外～个重要的效果是可以减少线路的功率角，从而增进电网的稳定性。
因此，对于有稳定要求的系统，串联补偿也可以同时提高输电容量。
由于串联补偿的容抗值是固定的，所以。
固定串联补偿只能在补偿和不补偿这２种状态下选择运行。
虽然串联补偿可以分段运行，即每段可以根９６２００９年１，ＥＪ号据各自的情况决定是否补偿，但也不能随时按照要求进行补偿。
这样一来，在系统发生事故的瞬间，固定串联补偿不能够迅速提高补偿度，也就不能进一步提高系统的暂态稳定性。
固定串联补偿还会引起发电机的轴系扭振，或称为次同步谐振。
串联电容电压和线路电感电流之间存在着电气振荡模式，该振荡频率为次同步频率。
大型汽轮发电机组转子轴系具有显著的弹性，具有多个固有机械振荡频率。
在一定条件下，当次同步电气谐振频率与机组轴系的一个机械扭转振荡频率互增，导致轴系疲劳损伤。
最终损坏。
解决这一问题的比较好的措施是采用可控串联补偿。
２．可控串联补偿（１）提高输电容量、增进系统稳定可控串补除了与固定串补相同的减少电抗的作用外，还可以根据需要自动快速地调节等效阻抗，进而提高输电容量、增进系统稳定。
串补和可控电抗器在特高压电网的应用
2009特高压输电技术国际会议论文集 1串补和可控电抗器在特高压电网的应用周勤勇，李晶，秦晓辉，郭强(中国电力科学研究院，北京海淀区清河小营东路15号 100192)摘要：2008年底，特高压交流实验示范工程顺利投产标志着我国电网技术取得了历史性的突破，电网发展进入一个全新阶段。
与现有电网相比，特高压电网将实现更远距离、更大容量、更低损耗的电力输送。
我们国家的能源资源分布决定了未来我国大火电、大水电基地基本都远离负荷中心，长距离（大于400公里）、大容量（规模在千万千瓦以上）输送的特征将更加突出。
在特高压电网的规划中，我们也发现了由于特高压这种特征使得部分输电通道能力受到一定的限制：部分送电通道输送能力受到暂态稳定的限制；限制过电压要求的高补偿度高抗，与输送大功率对容性无功的需求形成矛盾，远距离送电通道电压支撑能力相对不足。
借鉴500kV 电网发展经验，对于上述问题，采用串补、可控电抗器是较好的解决方案之一。
关键词：特高压;串补;可控电抗器1 串补在特高压电网的应用1.1 串补应用规划探讨固定串补的主要作用是通过降低线路的电抗，以降低线路的电压降和减小两端电压相角差，从而提高输电系统动态和暂态稳定裕度，为大功率传输创造有利条件。
因此，在现有特高压规划中，在不增加输电走廊的情况下，通过在长距离线路安装串补，满足功率输送需求。
经初步分析，与锡盟外送类似，蒙西、陕北、川西等通道也需要安装串补以提高输电能力，满足外送需求。
上述通道在同样考虑了40%串补度后，各通道的特高压线路平均输送功率都在400万千瓦以上。
平均每回线路输电能力提高100万千瓦，提高比例在约25%，效果非常明显。
表1 加装串补后主要电源基地外送通道输电极限功率电源基地最长线路长度 （公里）加装40%串补后通道输送能力锡盟 4801670万千瓦，平均420万千瓦/回蒙西、陕北、靖边 4705200万千瓦，平均470万千瓦/回川西 430超过2400万千瓦，大于480万千瓦/回上述串补工程已经纳入2020年特高压电网规划，作为规划方案研究的基础条件。
培训-控制保护
第三部分 保护及后台系统
• MOV温度保护
• 判据：MOV温度 吸收能量温升 判据： 温度=吸收能量温升 残余温度。 温度 吸收能量温升+MOV残余温度。 残余温度 • 温度设定值有两个：T1，T2。分别对应温度保护动作定值 温度设定值有两个： ， 。 和温度保护动作禁止重投定值。 和温度保护动作禁止重投定值。MOV温度保护动作后如果 温度保护动作后如果 允许重投，重投时间根据带串补重合、 允许重投，重投时间根据带串补重合、不带串补重合以及线 路重合闸时间确定；如果MOV温度 温度>T2，保护动作后不允许 路重合闸时间确定；如果 温度 ， 重投， 温度下降到<T2后，允许重投。 重投，当MOV温度下降到 温度下降到 后 允许重投。
中国电力科学研究院. 中国电力科学研究院.中电普瑞科技有限公司
可控串补测量、 可控串补测量、控制及保护部分
功能介绍
FACTS事业部 FACTS事业部 陈雷
国产化可控串补二次系统的突出特点
• 世界上首次实现串补装置完全双重化的控制、 保护、调节系统配置。 • 高可靠性、抗干扰能力强。 • 模块化设计，易于检修、运行、调试。 • 世界上首创串补录波回放模块，方便二次系统 调试与检测。 • 可靠的调节算法，确保良好的调节功能。 • 全中文界面，便于中国电力系统使用。
键盘鼠标 前置机B
2U 激光电源
6U
B
4U
Байду номын сангаас
2U 断路器操作箱B 2U 2U 4U 刀闸操作箱B 2U
风机箱
开关量输出
4U 2U
断路器操作箱A 4U 主机B
4U 2U 4U
开关量输出
4U 2U 4U
激光电源
开关量输出（备用） 2U 3U 2U
一种用于串补装置的状态检修在线检测系统[发明专利]
![一种用于串补装置的状态检修在线检测系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3a499467a0116c175e0e4878.png)
专利名称：一种用于串补装置的状态检修在线检测系统专利类型：发明专利
发明人：郝鑫杰,武守远,宋晓通
申请号：CN201410769100.0
申请日：20141212
公开号：CN104391211A
公开日：
20150304
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于串补装置的状态检修在线检测系统，包括：分布式在线监控子系统、网络通讯子系统和后台检测子系统；分布式在线监控子系统发给后台检测子系统，采集各个需监控的串补装置的状态参数，将所采集的状态参数通过网络通讯子系统；当需监控的串补装置发生故障时，对需监控的串补装置进行保护操作；后台检测子系统，将所接收的状态参数存储在运行状态数据库中，并根据所接收的状态参数以及所述运行状态数据库中所存储的历史状态参数确定串补装置和关键装置的运行可靠性指标，进行运行状态评估，生成实时的状态检修策略。
通过使用上述系统，可以根据状态参数实时地进行运行状态评估，生成实时的状态检修策略。
申请人：国网山西省电力公司电力科学研究院,中电博瑞技术(北京)有限公司
地址：030001 山西省太原市青年路6号
国籍：CN
代理机构：北京风雅颂专利代理有限公司
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一种基于相位变化量抑制次同步谐振的方法[发明专利]
![一种基于相位变化量抑制次同步谐振的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3f196a5769dc5022abea00cf.png)
专利名称：一种基于相位变化量抑制次同步谐振的方法专利类型：发明专利
发明人：武守远,汤海雁,戴朝波,王宇红
申请号：CN200810239615.4
申请日：20081212
公开号：CN101552470A
公开日：
20091007
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于可控串补(TCSC)技术，涉及一种基于线路电流相对于工频的相位变化量抑制次同步谐振的方法，具体涉及到可控串补的触发级控制算法，采用一种附加阻尼控制结构，通过对可控串补触发角的微调，达到抑制次同步谐振的目的，具体包括求取次同步频率线路电流分量引起的测量线路电流相对于工频的相位变化量Δt，和根据Δt计算触发角附加值Δα等步骤。
申请人：中国电力科学研究院,中电普瑞科技有限公司
地址：100192 北京市海淀区清河小营东路15号中国电力科学研究院科技部
国籍：CN
代理机构：北京安博达知识产权代理有限公司
代理人：徐国文
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成碧线220kV可控串补系统的控制策略和系统试验
成碧线220kV 可控串补系统的控制策略和系统试验徐桂芝,李甲飞,武守远,郭 强(中国电力科学研究院,北京市100092)摘要:采用可控串联补偿(TCSC )可以提高长距离弱联系系统的电网输送能力、阻尼系统低频振荡、提高系统稳定性。
合理的控制策略能使TCSC 产生更有效的作用。
成碧线220kV 的TCSC 系统控制策略主要针对电力系统的暂态稳定和阻尼振荡2个阶段进行设计,其控制器主要由阻抗控制环节、阻尼控制环节、暂态稳定控制环节以及保护环节、延时环节组成。
系统试验证明:成碧线220kV 的TCSC 装置能够平滑、快速地进行阻抗调节,有效阻尼系统低频振荡,提高系统稳定性。
关键词:可控串联补偿(TCSC );开环阻抗控制;闭环阻抗控制;阻尼控制;鲁棒性中图分类号:TM761收稿日期:2008206225;修回日期:2008207207。
0 引言甘肃陇南地区电网水电资源丰富,丰水期需要把大量电力送入电网。
由于地处偏远山区,线路架设困难,碧口水电厂仅通过1回220kV 线路接入成县220kV 变电所,再经3回110kV 线路接入甘肃电网,与主网联系较弱,不仅送出能力受限,而且易发生低频振荡等问题,是典型的长线弱送端系统。
成碧线加装可控串联补偿(TCSC )装置的主要目的是加强陇南电网与主网联系,以及在丰水期送出碧口地区盈余电力,解决甘肃陇南电网存在的水电送出、低频振荡和电压越限运行问题。
该工程自2004年投运以来,运行良好,对于缓解陇南地区供电能力不足、提高电网输送能力、优化网络结构、促进电网输送技术发展具有重要意义。
本文主要介绍成碧线TCSC 的控制策略、系统试验及运行情况。
1 成碧线TCSC 系统的控制策略1.1 TCSC 控制策略的设计要求电网结构复杂多变,要求所采用的控制策略能够根据系统的运行状态快速响应,并对控制目标进行合理调节。
同时,要求控制策略在具有较好的控制性能的前提下,必须具有很高的鲁棒性、适应性和抗干扰性。
串补
与超高压输电线路加装串补装置有关的系统问题及其解决方案1 引言采用串联电容补偿技术可提高超高压远距离输电线路的输电能力和系统稳定性，且对输电通道上的潮流分布具有一定的调节作用。
采用可控串补还可抑制系统低频功率振荡及优化系统潮流分布；但在系统中增加的串联电容补偿设备改变了系统之间原有的电气距离，尤其是串补度较高时，可能引起一系列系统问题，因此在串补工程前期研究阶段应对这种可能性进行认真研究，并提出解决问题的相应方案及措施。
我国南方电网是以贵州、云南和天生桥电网为送端、通过天生桥至广东的三回500kV交流输电线路及一回500kV直流输电线路与受端广东电网相联的跨省(区)电网，2003年6月贵州—广东的双回500kV交流输电线路建成投运，南方电网形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三个西电东送大通道。
随着南方电网西电东送规模的进一步扩大，为提高这些输电通道的输送能力和全网的安全稳定水平及抑制系统低频振荡，经研究决定分别在平果与河池变电所装设可控串补(TCSC)及固定串补装置(FSC)。
通过对南方电网平果可控串补工程及河池固定串补工程进行的系统研究工作，作者对超高压远距离输电系统中，采用串联电容补偿技术可能引起的系统问题获得了比较全面的了解，并总结了解决这些问题的措施及方案。
研究结果表明，超高压输电线路加装串补后所引发的系统问题主要有过电压、潜供电流、断路器暂态恢复电压(TRV)及次同步谐振(SSR)等问题。
2 串补装置结构及其原理目前在电力系统中应用的串联电容补偿装置按其过电压保护方式可分为单间隙保护、双间隙保护、金属氧化物限压器(MOV)保护和带并联间隙的MOV保护四种串补装置。
带并联间隙的MOV保护方式的串补装置具有串补再次接入时间快、减少MOV容量及提供后备保护等优势，相对而言更有利于提高系统暂态稳定水平，因此目前在电力系统的串补工程中得到了比较广泛的应用。
其结构简图如图1所示[1]。
可控串补装置专家神经网络PID阻抗控制方法
可控串补装置专家神经网络PID阻抗控制方法孙林;李颖峰【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2011(038)001【摘要】The PID parameters can't be on-line adjusted. The most widely-used PID control in TCSC impedance control has poor robustness during the reference impedance step change. The expert-neural network PID controller was designed which boasting of high accuracy, stability, good robustness of neural network PID controller, and a fast stable state controller feature of the expert controller. The simulation results show that, compared with traditional PID control, it has better robustness and applicability, suitable for different reference impedances.%PID控制是可控串补(TCSC)装置最为常用的阻抗控制方法.因参数不能在线调整,其在参考阻抗从同一阻抗阶跃到不同阻抗时表现出不良的鲁棒性.引入了专家神经网络PID控制器,这种控制器既具有神经网络PID控制器高精度、稳定性、鲁棒性高的优点,又具有专家控制器进入稳态快的特点.通过与传统PID控制的仿真结果比较,表明该方法具有较好的鲁棒性,适用于不同的参考阻抗,具有较强的实用性.【总页数】3页(P83-85)【作者】孙林;李颖峰【作者单位】陕西理工学院,电气工程系,陕西,汉中,723003;陕西理工学院,电气工程系,陕西,汉中,723003【正文语种】中文【中图分类】TP183【相关文献】1.专家PID控制方法在舰船动力装置控制中的应用 [J], 冒如权;王华;韩旗2.专家PID控制方法在舰船动力装置控制中的应用 [J], 王华;冒如权;叶蓓3.基于专家神经网络PID控制器的可控串补装置 [J], 刘玉芹4.可控串补动模装置研制及阻抗特性研究 [J], 郑旭;裴志宏;孙海顺;王少荣5.我国第一套国产化可控串补装置的阻抗控制 [J], 王宇红;徐桂芝;行舟;武守远;汤海雁;徐静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
可控串补扮演电网“优化大师”——除具有常规串补的优点外，可控串补还具有更大的技术优越性
可控串补扮演电网“优化大师”——除具有常规串补的优点外，可控串补还具有更大的技术优越性
明河
【期刊名称】《流程工业》
【年(卷),期】2008(000)006
【摘要】可控串补（TCSC）技术是近年来发展起来的一种基于电力电子的新型输电技术。
可控串补是在常规串补技术基础上发展而来，主要用于提高电网的输电能力、节省输电投资；提高互联电网的稳定性，抑制功率振荡和防止次同步谐振；电压和无功控制，改善潮流分布、降低网损等。
【总页数】2页(P24-25)
【作者】明河
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM712
【相关文献】
1.串补装置平台施工方法在500 kV伊敏-冯屯可控串补工程中的应用探讨 [J], 杨明;宗戈;马赫
2.可控串补及其在500 kV冯屯串补站的应用 [J], 韩顺实;蔡金博
3.亚洲首个500kV可控串补(TCSC)工程--天广交流输变电平果站可控串补一次系统设计方案 [J], K Braun;G Thumm;L Kirschner;周彦;彭饱书;龚天森
4.亚洲首个500kV可控串补(TCSC)工程(Ⅱ)--天广交流输变电平果变电站可控串补控制与保护系统设计方案 [J], K Braun;H Spachtholz;M Beck;周彦;彭饱书;龚天森
5.亚洲首个500kV可控串补（TCSC）工程——天广交流输变电平果站可控串补一次系统设计方案 [J], KBraun;刘永嘉
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可控串补TCSC
•iC
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•i = Imsin(t+)
•L •Thy.
C
vC
v
C
A IC
TCSC的运行特性
Impedance ohms
容 抗 B
A
C
D F E G
90
Firing Angle (deg.)
180
可控串补运行特性曲线
A：触发角限制 B：可控硅闭锁 C：电容器电压限制 D：可控硅全导通 E：触发角限制 F：谐波发热限制 G：可控硅电流限制
固定串补接线示意图
电容器
线路
线路
• • • • 固定串补FSC 开关投切的串联补偿BSSC 晶闸管投切的串联补偿TSSC 可控串补TCSCS
开关投切的串联补偿BSSC
Thyristor Switched Series Capacitor (TSSC)
2000
iL
0
-2000 0 50 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
三堡三回串补工程
262km
徐洲电网
256km
淮阴
东明
210km
三堡三回 三堡
华东主网
串补在系统中的作用
串补在系统中的作用
• 改善系统的稳定性； • 增加系统的输送能力； • 改善运行电压和无功平衡条件； • 降低网损； • 均衡潮流分布； • 经济性。
可控串补的系统应用
在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。 改善系统稳态运行状况，降低网损。 提高暂态稳定性，增加系统传输能力。 改善系统无功平衡、提供电压支持。 可控串补可用于阻尼系统两区域之间的低频振荡（ 0.22.0Hz）。 可控串补可用于消除SSR的风险，使补偿度提高。 可控串补在故障期间，通过晶闸管旁路可降低短路电流和 MOV的能量定值。 抑制线路不对称分量。
B
2
IL
晶闸管控制的串联补偿TCSC装置
1， TCSC基本原理
2
iL iV uC xC
0 -2 5 0 -5 50 0 -50 0 -20 -40 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
可控串补MOV
主设备之3
－保护间隙GAP
用于快速旁路电容器，同MOV配合，构成串 补电容在短路期间的过压保护 • 一般具备强制性触发功能； • 间隙动作：
C R D
G1 S1
C→电容器组； R→氧化锌避雷器保护（ZnO） D→阻尼回路 G1→间隙保护 S1→旁路开关
TCSC装置主设备
• • • • • • • • • 电容器； MOV过电压保护； 间隙保护； 阻尼回路； 隔离开关和断路器； 监测、保护和控制系统； 绝缘平台。 可控串补晶闸管阀 水冷系统
华北电网
大房串补工程简介
华北大房500kV线输电距离290公里，目 前输电能力为双回线1800MW。 东北-华北联网后，大房线稳定水平降低 20~30万千瓦。 采用串补度为35%的串补后，可使大房双 回输电能力提高40多万千瓦。 串补安置在线路中间，串联电容容量 2×375Mvar，4串20并。MOV容量40MJ。
串补/可控串补技术
串补技术原理
串补的实现形式 串联补偿技术国内外发展状况 国内工程介绍 串补在系统中的作用 串补/可控串补的实现：主设备、技术问 题
串补装置技术原理
串补 （Series Compensation）/ 可控串补（Thyristor Controlled Series Conpensation）
碧成可控串补装置示意
可控串补工程
奉节串补介绍
• 川渝电网与华中主干电网联网工程现有2回500 千伏线路，该双回线路西起万县500千伏变电站， 东至龙泉500千伏换流站，每回线路长度约为 360千米。 • 奉节500千伏串补站位于该双回线路距万县500 千伏变电站约130公里处，串补站站址位于重庆 市万州区奉节县。 • 奉节串补：容量2×600MVAR，串补度35%， FSC。计划于2006年6月投入运行。
天广可控串补装置
甘肃碧成天可控串补
50 公里双回 110kV 线 j0.068 与变压器 j0.14 之和为 j0.208
140 公里 220kV 线
120 公里 330kV 线 加 220/330kV 变压器
碧口地区可以外送电力达36万千瓦以 上，线路稳定极限为24万千瓦。
采用50％的可控串补可以满足外送需 要，则汛期内可多送电量4.21亿千瓦 时。按平均电价0.285元折算，每年 可增加售电收入1.2亿元（含税）。
系统试运行 装置运行
运行简单：给定投入/不投入命令 对于TCSC，给定投入/不投入命令，是否投入可 控（可控的稳态工作点给定在额定提升倍数）
安装/指导安装
串联补偿装置主设备
电容器； MOV过电压保护； 间隙保护；； 绝缘平台。 隔离刀闸
• 1991年可控串补技术开始工程应用。
串联补偿技术国内外发展状况
时间 1928 1950 1954 1968 1989 1991 地点或工程 美国，纽约 瑞典，Alftar 瑞典，Hlavero 美国，太平洋公司 巴西，伊秦普 美国，AEP 电压等级 33kV 230kV 380kV 500kV 800kV 345kV 用途 串补度 100%，均衡潮流 提高输送能力 提高输送能力 改善系统稳定性 提高输送能力 可控串补均衡潮流 意义 电力系统第一次用串补 230kV 第一次用串补 400kV 第一次用串补 500kV 第一次用串补 800kV 第一次用串补 第一次用可控串补
串联补偿技术国内外发展状况
• 国内：
固定串补装置
在徐州附近的阳城串补，500kV，已投运（2000年) 。 河北境内的大房串补，500kV,已投运（2001年)。 南方电网：河池串补
可控串补装置
南方的苹果500kV可控串补工程，2003年 6月投入运行 国产化的一套可控串补装置：甘肃成碧220kV可控串补2004 年12月投运
MOV 平台测量通讯模块 阻尼回路 保护间隙
模拟量采集 电光转换
站控室 地面控制柜
光纤接口
旁路开关 平台 光纤绝缘子 地面接 线箱
光纤接口
数控系统
继电器
光缆 电缆
光缆
主设备1
串补/可控串补主设备—电容器
电力电容器的基本结构
外熔丝电容器
内熔丝电容器
无熔丝电容器
…
…
电容器的过载能力
固定串补电容器耐受过电流能力（国家标准和IEC标准）
串补/可控串补技术
串补技术原理 串补的实现形式 串联补偿技术国内外发展状况
国内工程介绍
串补在系统中的作用 串补/可控串补的实现：主设备、技术问 题
国内工程介绍
中国电力科学研究院 武守远
东明 阳城电厂 2100MW 256km
徐洲电网
262km 淮阴 三堡
阳城串补工程简介
210km
串补/可控串补技术
串补技术原理 串补的实现形式 串联补偿技术国内外发展状况 国内工程介绍 串补在系统中的作用
串补/可控串补的实现：主设 备、技术问题
串补/可控串补工 程实现问题
串补/可控串补工程
规划、可行分析、计划
接入系统分析、方案设计 招标订货 安装、调试
系统设计、串补装置的配合设计 订货技术规范书 整套供货 安装/指导安装 分设备试验 系统调试 系统试验 售后技术服务
持续时间 10分钟 （间隔 2小时） 30分钟 （间隔 6小时） 8小时 （间隔12小时） 24小时 过电流倍数（p.u.） 1.50 1.35 1.10 1.00
固定串补电容器耐受工频过电压能力（IEEE标准） 持续时间 工频电压倍数（p.u.） 15周波（60Hz） 2.6 60周波（60Hz） 2.2 15秒 1.8 1分钟 1.7 5分钟 1.5 30分钟 1.35
碧成可控串补电容器组
主设备之2 金属氧化物限压器MOV
限制主设备电容器两端的电压，保护电容器 • MOV的容量（计算值，推荐值，采购值）； • 取决于系统条件、保护水平、故障形式； • 满足电容器保护和系统运行要求（摇摆电流、 区内故障和区外故障）。 • 设备关键技术：
– 能耗高； – 均流问题 – 老化问题
可控串补 固定串补
2005 年南方电网 500kV 网架示意图
天广可控串补工程
采用35％常规串补和5％可控串补。 提高向广东电网的输电能力16～24万千 瓦，抑制低频振荡，防止N－1时线路过 载。 常规串补容量2×350Mvar，可控串补容 量2×50Mvar，MOV计算容量27MJ。推 荐值30MJ。
阳城电厂装机容量2100MW，送电距离 华东主网 700公里。远景装机3300MW。 采用3-2-3方案，串补度为40%（远景提 高到70%）。安置在三堡开关站。 容量为2×500Mvar，电容器8串40并； MOV安装容量50MJ（计算容量26MJ， 推荐容量37MJ）。
大同电厂 290km
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串补技术 原理
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