可控串联电容补偿在电力系统中_1

可控串联电容补偿在电力系统中的应用

T h y r i s t o r c o n t r o l l e d s e r i e s capacitor(TCSC) in power system Abstract: With the rapid growth of the power system load and the development of the opening electricity market, electricity relevant departments are paying more and more attention to increasing the capacity of existing transmission lines and improving the stability of the power system, the controlled series capacitor compensation can improve the performance of power system in many ways, so it has more evident applications potential in the power system. This compensation has analyzed and introduced the superiority to the grid of the controlled series capacitor compensation, which are applied in the power system, and elaborated practical application problems that may arise, and proposed related control measures at the same time.

Keywords: TCSC, power system

摘要：随着电力系统负荷的快速增长和电力市场开放的发展，增加既有输电线路的容量和提高电力

系统的稳定性越来越受到电力相关部门的重视，可控串联电容补偿(TCSC)由于其连续控制性可以在很

多方面改善电力系统的性能，因此在电力系统中的应用潜力越显突出。本文针对可控串联电容补偿技

术在电力系统中运用后将给电网带来的优越性及在系统中的运用领域进行分析和介绍，并对实际运用

中可能出现的问题进行阐述，同时提出相关的控制措施。

关健词：可控串补；电力系统

一、引言

可控串联补偿技术是20世纪90年代出现的一种灵活交流输电系统（flexible AC transmission system,FACTS）技术。FACTS—灵活交流输电系统是20世纪80年代未闰国电力研究院（EPPI）的Nari Hingorani 提出的概念。对此，国际电气与电子工程师学会（IEEE）给出的定义是：“交流输电系统利用以大功率电子技术为基础的控制器及其他静止型控制器，改善可控性并增加输送功率的容量”。FACTS技术,重要的技术成果就是在原有的串联电容补偿的基础上采用电力电子技术使固定的串联电容补偿变为可控串联电容补偿(TCSC),使串联补偿的性能特别是动态调节性能大为提高，从而适应电力系统负荷的快速增长和电力市场开放的发展的需求。

可控串联电容补偿(TCSC)由于其连续控制性可以在很多方面改善电力系统的性能,因此在电力系统中的应用潜力很大。但是由于其容性的特殊性及内部结构的复杂性,使得含有串补的线路对传统的继电保护产生很大的影响。因此有必要深入研究TCSC对现有继电保护的影响,考察现有继电保护系统在TCSC线路上的适应性。

二、概述

可控串补是在串联电容器两端并联一个由双向反并联晶闸管阀控制的电感回路，从而产生一个叠加在电容器上的可控附加电流，实现对串联补偿电容外部等效容抗的控制，也就是说通过对半导体晶闸管阀的控制来实现对串联电容的平滑调节和动态控制的技术过程。

可控串联电容补偿一般运用于220kV及以上超高压长距离输电线路中,对于提高线路的输送能力和提高输电系统的静态稳定性以及经济性起着积极的作用。同时在减小线路电抗，加强线路两端的电气联系、加长两端的电气距离，缩小两端的相角差，获得较高的稳定极限，从而传输较高的功率方面起着积极的作用。运行经验不断证明，采用串联补偿技术具有较高的性能价格比，是提高线路输送功率，改善系统运行状况的一种行之有效的手段。

采用可控串联电容补偿技术不但可以提高超高压远距离输电线路输电能力和系统稳定性，而且对输电通道上的潮流分布具有一定调节作用。同时还可以抑制系统低频功率振荡及优化系统的潮流分布。可控串补是具有代表性的FACTS技术，是常规串补技术与电力电子技术相结合的产物，其主要技术特点覆盖了常规串补。FACTS装置利用大功率电子器件的快速响应能力，实现对电压、有功潮流、无功潮流等的平滑控制，提高系统传输功率能力或稳定性，改善电压质量，达到提高效益、降低损耗、减轻环境压力、节省投资和缩短建设周期的目的。

但是由于系统中增加了串联电容补偿设备，改变了系统之间原有的电气距离，尤其是串补度较高时，可能引起一系列的系统问题，本文就线路增设串补电容后给系统带来的一些常见问题，来进行分析和讨论,同时提出相关的控制措施。

三、可控串联电容补偿在电力系统中的作用

电力系统可以看作是一个强非线性的大系统,具有运行点和网络结构经常变化、规模巨大且地域分布广的特点。输电线路中采用串补技术，可以利用串联电容器的容性阻抗补偿部分输电线的感性阻抗，实现优化电网潮流分配、改善无功平衡、降低系统网损、增加输送能力、提高电力系统安全稳定水平的目的；采用串补技术还可以减少线路架设和输电走廊的占用，节省一次投资，提高电网建设经济性，保护环境，有利于电网的可持续发展。

平果可控串补工程是国内第一个可控串补工程，其中光直接触发可控硅元件的工程运用是世界上首次在串补工程中实现，使触发回路的元器件减少了60%。工程投运2年来，串补装置可用率达98.4%，提高了南方电网西电东送能力20-40万千瓦；在抑制系统振荡、改善输电通道的电压分布和降低网损及潮流控制方面也发挥了很好的作用。

可控串补的采用，为电网潮流控制提供了新的技术手段，增强了电力系统的可控性，也为电力市场化改革提供了一定的技术支持。有关部门在制定云南电网的“十二五”规划时，通过分析云南电网主网架稳定性及外送能力，以及云南电网存在的薄弱环节时，提出了提高远距离输电能力的解决措施中，对于可控串补的采用，在增强云南电网的稳定性及外送能力方面的积极作用予以了垦定和支持，为云南电网未来五年的规划建设提供了参考。

TCSC对电力系统稳定的控制作用主要是选取适当的系统输入信号，依据某种系统控制策略，通过中层和低层控制，实现对TCSC等效阻抗的调节，达到提高电力系统安全稳定和经济运行的目的。在云南电网黄坪-仁和、大理-吕合与大理-和平断面上安装固定串补或可控串补均可以提高云南电网的外送能力，而在滇西北安装SVC对送出极限提高有限。若提高滇西北水电送出以及云电外送能力，可控串补将是最为合适的选择。