柔性交流输电第十一章19页PPT
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➢ 采用机械投切的固定串联电容补偿，会引入次同步谐振 （SSR）。
➢ 电力电子器件补偿方式：利用晶闸管代替机械开关，可以有 效改善系统性能。
11.1.1 基本概念
常用的可控串联补偿
➢ GTO控制串联电容（GCSC） ➢ 晶闸管投切串联电容（TSSC） ➢ 晶闸管控制串联电容（TCSC）
静止同步串联补偿器（SSSC）
11.2 晶闸管控制串联电容器(TCSC)
晶闸管相控电抗器等效电感： X1()V I1 csin2 2()L
晶闸管的触发角α的调控范围是90°~180°。当触发角
α=180 °时，X1(α)=∞，相当于相控电感支路断开不起 作用，线路补偿的容抗即AB两点间容抗为：
XAB
Xc
1
C
当触发角α=90 °时，X1()lX1，AB两点间等效容抗为：
END
与常规固定串联补偿相比，可控串联补偿优点： ➢ 提高运行灵活性 ➢ 在没有SSR风险情况下，增加补偿度 ➢ 采用电子式开关，理论上可无机械磨损地无限次操作 ➢ 连续控制潮流 ➢ 阻尼功率振荡
11.1.4 串联补偿的分类
按照使用开关器件及其主电路结构不同，可分为机械 投切串联补偿装置、晶闸管投切或控制的串联补偿装 置、基于变换器的可控有源串联补偿装置。
SSSC与TCSC相比： ➢ 不需要交流电容器和电抗器在线路内产生或吸收无功。 ➢ 产生与线路电流大小无关的同步补偿电压，对线路潮流控制。 ➢ 对次同步谐振（SSR）具有抑制作用。 ➢ 直流侧接入储能元件后，可对线路有功进行补偿。
11.4.2 基本原理
SSSC包含一个三相VSC和一个直流电容，可以等效为一个同 步电压源。
XLXq
XL(1X XL q)
感性：Xq>0； 容性： Xq<0。
g
g
g
g
Us UrUqUL ULXLIUq2Usin2
感性：Uq<0； 容性： Uq>0。
X
q
Uq I
代入Pq表达式得
Pq U XL2
sinUUq
XL
cos
2
11.4.2 基本原理
可绘出补偿电压取不同标幺值时的功角特性曲线，可 看出，Uq>0（容性）时，功角特性比没有SSSC时的 功角特性上升了，说明通过SSSC的正向调节可以提高 线路输送有功功率的能力。Uq<0（感性）时，SSSC 的反向调节降低了线路输送有功功率的能力。
11.1.4 常用可控串联补偿
（2）晶闸管投切串联电容器（TSSC） （3）晶闸管控制串联电容器（TCSC）
11.2 晶闸管控制串联电容器(TCSC)
TCSC由电容C与一个由晶闸管控制的电感L并联，再 共同串联在线路上。对晶闸管进行相控，改变等效电 感的大小，从而可以连续调节下图中A、B两点间的等 效容抗Xc，补偿输电线路的线路感抗，改变输电线路 或电网中有功功率、无功功率潮流分布，使之最优化。
➢ 若注入一个与线路电流成正比但滞后于线路电流90°的电压， 可等效为串联在线路中的容抗，此时称SSSC运行在容性补偿 模式；
➢ 若SSSC的串联注入交流电压超前线路电流90°，可等效为串 联在线路中的感抗，此时称SSSC运行在感性补偿模式。
11.4.2 基本原理
U2 PqXeff
sin U2 sin U2
(1k)X
串联补偿装置提供无功功率为 Q c(1 kk)2Us2Ur2X 2UsUrcos
结论：串联补偿能有效提高线路传送容量；串联补偿装置可看成 串接在线路上的补偿电压源，这是理解各种串联补偿原理的基础。
11.1.3 串联补偿的作用
串联补偿在输电网中主要用于潮流控制、提高系统稳 定性和传输能力；在配电网中主要用于提高电能质量 和减小负荷对电网的不利影响。
目录
概述 晶闸管控制串联电容器 TCSC的控制 静止同步串联补偿器（SSSC）
11.1 概述
11.1.1 基本概念
➢ 电力系统串联补偿通常不改变线路的电压等级和基本拓扑， 只是在等效意义上调整线路的阻抗，缩短线路的等效电气距 离，减小功率输送引起的电压降和功角差，提高线路输送能 力和系统稳定性。
XA B /2X X 1 cX X 1cXc1X 1 c/X1
调控晶闸管的触发角α，即可改变AB两端的等效容抗大小。
11.3 TCSC的控制
11.3.1 TCSC的阻抗控Байду номын сангаас 11.3.2 TCSC的暂态稳定控制
11.4 静止同步串联补偿器（SSSC）
11.4.1 概述
SSSC是一种基于VSC的串联补偿装置，可以等效为一个串 联在线路中的同步电压源，若注入的电压与线路电流同相， SSSC与系统交换有功功率；若注入的电压与线路电流正交， SSSC与电网交换无功功率。
➢ 基于VSC的STATCOM串联在线路中，可以等效为一 个串联在线路中的同步电源，具有与输电系统交换有 功功率和无功功率的能力。SSSC是比TCSC更具潜力 的串联装置。
11.1.2 串联补偿的基本原理
定义线路补偿度 kXc/X,0k1
等效电抗 Xeff XXc(1k)X
联络线上传输有功功率为
P UsUr sin
11.4.3 SSSC的控制
作为主电路结构和STATCOM相同的SSSC，由于控 制的是装置的输出电压，而其电流为系统电流，不能 直接进行控制。因此要控制SSSC的直流侧电压同样需 要控制其输出的有功功率，控制输出电压的有功分量 即可控制SSSC的有功功率，从而控制直流侧电压。
11.4.4 混合静止同步补偿器
按照装置输出功率性质不同，可分为有功和无功补偿 装置。
按照串联补偿所在系统不同，可分为输电系统串联补 偿装置和配电系统串联补偿装置。
按响应速度分为慢速、中速和快速型。 按电压等级分为低压、中压和高压补偿装置。
11.1.4 常用可控串联补偿
（1）GTO控制串联电容器（GCSC）
➢ 通过控制GTO阀的开通和关断，实现将电容器旁路和 串接入所在传输线。
➢ 电力电子器件补偿方式：利用晶闸管代替机械开关，可以有 效改善系统性能。
11.1.1 基本概念
常用的可控串联补偿
➢ GTO控制串联电容（GCSC） ➢ 晶闸管投切串联电容（TSSC） ➢ 晶闸管控制串联电容（TCSC）
静止同步串联补偿器（SSSC）
11.2 晶闸管控制串联电容器(TCSC)
晶闸管相控电抗器等效电感： X1()V I1 csin2 2()L
晶闸管的触发角α的调控范围是90°~180°。当触发角
α=180 °时，X1(α)=∞，相当于相控电感支路断开不起 作用，线路补偿的容抗即AB两点间容抗为：
XAB
Xc
1
C
当触发角α=90 °时，X1()lX1，AB两点间等效容抗为：
END
与常规固定串联补偿相比，可控串联补偿优点： ➢ 提高运行灵活性 ➢ 在没有SSR风险情况下，增加补偿度 ➢ 采用电子式开关，理论上可无机械磨损地无限次操作 ➢ 连续控制潮流 ➢ 阻尼功率振荡
11.1.4 串联补偿的分类
按照使用开关器件及其主电路结构不同，可分为机械 投切串联补偿装置、晶闸管投切或控制的串联补偿装 置、基于变换器的可控有源串联补偿装置。
SSSC与TCSC相比： ➢ 不需要交流电容器和电抗器在线路内产生或吸收无功。 ➢ 产生与线路电流大小无关的同步补偿电压，对线路潮流控制。 ➢ 对次同步谐振（SSR）具有抑制作用。 ➢ 直流侧接入储能元件后，可对线路有功进行补偿。
11.4.2 基本原理
SSSC包含一个三相VSC和一个直流电容，可以等效为一个同 步电压源。
XLXq
XL(1X XL q)
感性：Xq>0； 容性： Xq<0。
g
g
g
g
Us UrUqUL ULXLIUq2Usin2
感性：Uq<0； 容性： Uq>0。
X
q
Uq I
代入Pq表达式得
Pq U XL2
sinUUq
XL
cos
2
11.4.2 基本原理
可绘出补偿电压取不同标幺值时的功角特性曲线，可 看出，Uq>0（容性）时，功角特性比没有SSSC时的 功角特性上升了，说明通过SSSC的正向调节可以提高 线路输送有功功率的能力。Uq<0（感性）时，SSSC 的反向调节降低了线路输送有功功率的能力。
11.1.4 常用可控串联补偿
（2）晶闸管投切串联电容器（TSSC） （3）晶闸管控制串联电容器（TCSC）
11.2 晶闸管控制串联电容器(TCSC)
TCSC由电容C与一个由晶闸管控制的电感L并联，再 共同串联在线路上。对晶闸管进行相控，改变等效电 感的大小，从而可以连续调节下图中A、B两点间的等 效容抗Xc，补偿输电线路的线路感抗，改变输电线路 或电网中有功功率、无功功率潮流分布，使之最优化。
➢ 若注入一个与线路电流成正比但滞后于线路电流90°的电压， 可等效为串联在线路中的容抗，此时称SSSC运行在容性补偿 模式；
➢ 若SSSC的串联注入交流电压超前线路电流90°，可等效为串 联在线路中的感抗，此时称SSSC运行在感性补偿模式。
11.4.2 基本原理
U2 PqXeff
sin U2 sin U2
(1k)X
串联补偿装置提供无功功率为 Q c(1 kk)2Us2Ur2X 2UsUrcos
结论：串联补偿能有效提高线路传送容量；串联补偿装置可看成 串接在线路上的补偿电压源，这是理解各种串联补偿原理的基础。
11.1.3 串联补偿的作用
串联补偿在输电网中主要用于潮流控制、提高系统稳 定性和传输能力；在配电网中主要用于提高电能质量 和减小负荷对电网的不利影响。
目录
概述 晶闸管控制串联电容器 TCSC的控制 静止同步串联补偿器（SSSC）
11.1 概述
11.1.1 基本概念
➢ 电力系统串联补偿通常不改变线路的电压等级和基本拓扑， 只是在等效意义上调整线路的阻抗，缩短线路的等效电气距 离，减小功率输送引起的电压降和功角差，提高线路输送能 力和系统稳定性。
XA B /2X X 1 cX X 1cXc1X 1 c/X1
调控晶闸管的触发角α，即可改变AB两端的等效容抗大小。
11.3 TCSC的控制
11.3.1 TCSC的阻抗控Байду номын сангаас 11.3.2 TCSC的暂态稳定控制
11.4 静止同步串联补偿器（SSSC）
11.4.1 概述
SSSC是一种基于VSC的串联补偿装置，可以等效为一个串 联在线路中的同步电压源，若注入的电压与线路电流同相， SSSC与系统交换有功功率；若注入的电压与线路电流正交， SSSC与电网交换无功功率。
➢ 基于VSC的STATCOM串联在线路中，可以等效为一 个串联在线路中的同步电源，具有与输电系统交换有 功功率和无功功率的能力。SSSC是比TCSC更具潜力 的串联装置。
11.1.2 串联补偿的基本原理
定义线路补偿度 kXc/X,0k1
等效电抗 Xeff XXc(1k)X
联络线上传输有功功率为
P UsUr sin
11.4.3 SSSC的控制
作为主电路结构和STATCOM相同的SSSC，由于控 制的是装置的输出电压，而其电流为系统电流，不能 直接进行控制。因此要控制SSSC的直流侧电压同样需 要控制其输出的有功功率，控制输出电压的有功分量 即可控制SSSC的有功功率，从而控制直流侧电压。
11.4.4 混合静止同步补偿器
按照装置输出功率性质不同，可分为有功和无功补偿 装置。
按照串联补偿所在系统不同，可分为输电系统串联补 偿装置和配电系统串联补偿装置。
按响应速度分为慢速、中速和快速型。 按电压等级分为低压、中压和高压补偿装置。
11.1.4 常用可控串联补偿
（1）GTO控制串联电容器（GCSC）
➢ 通过控制GTO阀的开通和关断，实现将电容器旁路和 串接入所在传输线。