FACTS串联补偿

b、c皆为FACTS控制器。
二、可控串补控制器
FACTS串联补偿器以晶闸管投切串联电容器 （TSSC： Thyristor swithed series capacitor）和晶闸管控制串联电容器 （TCSC： Thyristor controlled series capacitor）应用最广。
2.5 可控串补的两种工作方案
1、晶闸管开关或关或闭，电抗器或并入或切除，实现 两点控制，比较简单，不会发生电容和电感并联工频 谐振，即分阶控制方式。
2、连续调节晶闸管的导通角，可连续改变串联电容电 抗组的电抗。这种可控串补也称先进串补（ASC）， 目前世界各国研究的重点是这种TCSC串补。 在接线形式上两种串补并无差别，因此可以选择两种 形式中的一种作为运行方式。 研 究 （ ASC ） 型 可 控 串 补 ， 应 用 的 是 静 止 补 偿 器 （SVC）中的固定电容器（FC）和晶闸管控电抗器 （TCR）的熟悉技术特性。 TCSC与SVC的主要差别在电源类型方面，SVC是电 压源型， TCSC是电流源型。
可控串补依补偿器的具体类型，具有不同的补偿 特性。
一、可控串补概述
1.控制输电线路中的输送功率可以通过调节输电线路 的阻抗来实现。具体实现方法之一就是在输电线路 上直接安装串联电容器以减少线路阻抗达到提高线
路输送能力的目的。 P =V1V2sin/X
2.串联电容器的容量可以是分级定值的形式，也可以 是连续可调的形式。
可参见P317～ P322各公式。
2.4 可控串补的控制原理
可控串补的控制原理 是根据各种控制目的 (系统稳定控制、恒功 率控制、恒阻抗控制 等)，得出要求串补输 出的基波阻抗值，再根 据图中所示的曲线得到 与该阻抗值对应的触发 角。
2.4 可控串补的控制原理
TCSC晶闸管触发延迟角的控制范围是90°到 180°，在该范围内，TCSC的稳态阻抗特性分为容 性运行区和感性运行区。在感性运行区和容性运行 区之间的转换过程中，要经过一个谐振点。与谐振 点对应的控制触发延迟角acri的大小由电容和电感的 参数决定。
• 当晶闸管触发延迟角位于区间[90°, acri)内时， TCSC呈现感性等效电抗运行特性。触发延迟角 为90°时等效感抗数值最小，对应晶闸管旁路运行 模式，等效感抗在数值上等于电容电抗和电感电 抗并联，一般远小于1.0p.u.。
• 从90°开始逐渐增大触发延迟角，在达到谐振角 acri之前，TCSC等效感抗逐渐增大，对应于感性 微调运行模式。
一、可控串补概述
可控串联补偿技术是上世纪90年代中期开始研究 应用的一种灵活交流输电技术。
可控串补是在常规串联补偿技术基础上发展而来 的一种基于电力电子的新型输电技术，技术复杂、 覆盖面广。
可控串补集传统电力工业技术与新兴电力电子技 术于一体，覆盖电网设计、电力电子、高压电器、 通讯测量、变电自动化等研究领域和相关设备元件 制造行业。
3、特性分析见P322～P325。
2.6 GCSC基本原理 P310
由GTO构成的双向开关并联在串联补偿电容器两端。 GCSC补偿量的控制是通过选择开通关断GTO的时刻
来实现的。其原理类同TCR。 关断时刻的选取：以线路电流为参照，关断角γ的取值
范围为90～180º，则补偿电容器的导通角θC＝180º －γ。 开通时刻的选取：补偿电容器充电电压由最大值降为0 时，导通对应的GTO， GTO的导通角θ＝4γ。 相关公式见P312～P313。 考虑线路中可能出现的短路电流的影响，GCSC要有 相应的电流裕量，并有过电压保护措施。
2.并补只改变节点导纳阵的对角线元素，或等效为注入 系统的电流源。
3.并补装置的容量相对较小，通过注入或吸收电流来调 节系统电压，进而改变潮流分布。系统正常运行时， 系统电压基本恒定，输送的有功功率由线路两端的电 压矢量及线路阻抗决定，所以，并补的电压调节和潮 流控制能力较弱。
串补直接改变线路阻抗或通过插入电压源来改变线路的 电压分布，从而调节电流分布，因而其电压调节和潮 流控制能力强。
串联补偿所补有功、无功曲线：图9-2
一、概述
串联补偿与潮流控制：
P302
串联补偿提高系统电压稳定性： P303
串联补偿提高系统暂态稳定性： P304
串联补偿提高系统振荡稳定性： P305
串联补偿抑制系统次同步振荡： P306
可控串联补偿
Thyristior Controlled Series Capacitor
分析讨论图9－17波形。 TCSC的主要问题是有引起次同步振荡的危险。
2.8 可控串补的组成及安装原则
串联电容器补偿是提高长距离输电线路输电能力 的有力措施。当采取单点补偿方式时，从提高系 统稳定极限考虑，将电容器安装在线路中点是最 佳选择。
普通串补有可能引起次同步谐振，应该与可控串 补结合运用。
当晶闸管触发延迟角位于区间(acri,180°]内时， TCSC呈现容性等效电抗运行特性。触发延迟角为 180°时对应于晶闸管全关断运行模式，对应的等效 容抗数值最小，即电容器标称容抗XC，标幺值为 1.0p.u.。
2.4 可控串补的控制原理
• 从180°逐渐减小触发延迟角(增大触发越前角)， TCSC等效容抗逐渐增大，对应于容性微调运行 模式。
大量的研究结果表明，TCSC不仅可改善系统的特 性，控制输电线路中的潮流，提高线路的输送功 率，还可抑制次同步振荡，阻尼功率振荡为系统
提供电压支持以提高系统的稳定性。
TCSC的功能可概括为六个方面:
2.2 可控串补的功能
1、可以连续调节等值串联电容的容抗，进行潮流控制。
2、可提高输电线的输电容量或提高互连电网的传输能量。
2.2 可控串补的功能•• NhomakorabeaIC
I line
•
UC
电流当与Ic>电IL容，电即流Xc同<X相l时位，，线电路容 电压滞后线路电流90°，并联
阻抗呈容性，相量图如图。
电容电流由两部分组成，一 是线路电流，一是电抗支路电 流。因此电容两端的电压，比 只有线路电流流过电容时的电
• 压高。电抗器支路电流越大， IL 电容电压也越高，即并联后的
电力电子技术的发展推动了基于DC/AC逆变技术的串 联补偿器的研究，串联补偿不仅可以补无功，还可以 补有功，而且补偿量是可控的。
串补不改变线路电压等级和拓扑结构，只改变阻抗。
一、概述
串联补偿与并联补偿的区别： P300
1.并补只需系统提供一个节点，另一端为大地或悬空； 串补需要系统提供两个节点。
2.6 GCSC基本原理 讨论P314 方案
2.7 TSSC基本原理 P315
由SCR（THY）构成的双向开关并联在串联补偿电容 器两端。
TSSC补偿量的控制是通过控制导通SCR来实现的。其 原理类同TSC。
SCR导通时刻的选取： 以线路电流为参照，当电流达到0值时触发导通相应的 晶闸管。
有学者基于TCR的原理，提出可关断晶闸管 控制串联电容器方案（GCSC： GTO controlled series capacitor）。
TCSC最有代表性，常简称可控串补。 P316
2.1 可控串补的结构图
TCSC 的原理接线图
2.2 可控串补的功能
TCSC由于可通过改变晶闸管的触发导通角来连续 地调节串联补偿量，即连续改变串联在线路中的 容抗的大小，甚至可变容抗为感抗，因而为控制 线路中的潮流提供了一种极好的手段。
3.连续可调形式补偿器，为便于调节，保证输电线路 始终通畅，串联电容器直接串联在线路里，在其两 端并联电抗器与电子开关的串联支路。若需调节投 入线路的串联补偿量，通过调节与电容器并联的电 抗量来间接实现。 理论上的最佳方案是基于DC/AC 换流技术的补偿器。
一、可控串补概述
4.串联补偿器分类 P307 a.固定串补：断路器投切的电容器或 电抗器； b.静止串补：晶闸管投切或控制的电 容器或电抗器。 c.有源串补：基于DC/AC 换流技术的 补偿器。
等效容抗变大。
2.2 可控串补的功能
•
当电I抗c<器IL电，流即同Xc>相X位l时，，电线容路电电压流超与
UC
前线路电流90°，并联阻抗呈感
性，相量图如图。
如果在电抗支路中串联晶闸管开
关，对电抗进行相控，当改变晶
闸管的触发角时，就可改变支路
电抗的电流，即改变并联阻抗的
大小与性质。因此只要对晶闸管
串补装置需承受全部线路电流，其输出电压由所承受 电流及串补装置的等效阻抗决定。
6. 在同电压等级及相近输送容量的电路上，所安装的并 补装置与串补装置，设备容量差异很大。
一、概述
串联补偿的作用：
P302
1. 改变系统的阻抗特性；
2. 进行潮流控制，优化潮流分布，减少网损；
3. 提高系统静态稳定性；
4. 改善系统动态特性提高输送能力，增加联络线振荡阻尼）；
3、可缓解系统中某个支路的过负荷问题，可控串补比普通 串补更能适应多种系统情况。
4、可以阻尼由于系统阻尼不足或由于系统扰动引起的低频 功率振荡,提高动态稳定性。
5、可提高电力系统的暂态稳定性。在系统受到大的扰动时, 可迅速调整晶闸管的触发角,改变串联电容的补偿度。
6、可抑制次同步振荡。一种方法是在发生次同步振荡时,迅 速调整串联电容至最小值,对于次同步频率,TCSC呈感抗, 这样便会对SSR起很强的阻尼作用。另一种方法是采集当 地的电流、电压,用矢量合成的方法获得远方发电机的转 速相位,经过处理后用作对发电机轴振动的阻尼。
当电容器容抗等于电抗器感抗时，系统构成并 联谐振回路。
2.3 可控串补的基频阻抗
基频阻抗的表达式：
X TCSC
1
C
K 2 (2 sin 2 ) C(K 2 1)
4K 2 cos2 C(K 2 1)2