高压TSC控制策略触发控制仿真研究_陈佳永.pdf
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1、/2023.05高压 TSC 控制策略触发控制仿真研究陈佳永马涛支正轩蔡安永安万洙(辽宁荣信兴业智能电气有限公司)摘要:晶闸管投切电容器(TSC)是电力系统静止无功补偿(SVC)的重要组成部分。由于电容器具有可储存电荷的特性,使之在需要快速投切的 SVC 中应用出现了较大的困难。本文重点研究 TSC快速投切的触发控制策略。关键词:TC+TSC;控制策略;SVC;触发角0引言能源成本在不断上升,新建输电线路对环境的影响倍受关注,在这种形势下,寻找新的控制装置使现有的输电线路损耗最小、稳定输送容量最大势在必行1。柔性交流输电系统(Flexible AC TransmissionSystems,FA
2、CTS)技术是各种新型电力电子控制装置应用的集成。晶闸管投切电容器(Thyristor SwitchedCapacitor,TSC)是电力系统静止无功补偿(StaticVar Compensator,SVC)的重要组成部分。由于电容器可储存电荷的特性,使之在需要快速投切的 SVC中应用出现了较大的困难2。本文首先阐述了在电力系统中 TSC 主要的控制策略及控制目标,重点研究TSC 快速投切的触发控制策略,验证 TSC 的控制逻辑及 TSC 实现快速投切的算法;然后仿真 TSC 可控硅触发时序对系统谐波的影响,验证电压波动情况下对TSC 实现快速投切的控制算法;最后给出高压 TSC 触发应遵循的
3、策略。1主电路一个典型的 TC+TSC 型 SVC 由一个晶闸管控制电抗器(Thyristor Control eactor,TC)分支、一个TSC 分支和 3 个电容滤波器分支组成(如图 1 所示)。电压等级为 30kV,通过耦合变压器连接至 230kV 母线,无功输出容量值为!30Mvar 120Mvar,接入点系统条件设定最高电压为 245kV,系统的额定频率为60Hz,最小频率为 57.5Hz,最大频率为 63Hz。主变压器选择三相双绕组无载调压变压器,额定容量为150/150MVA,电压比为(230 2 2.5%)kV/30kV,接线型式为 YNd1,阻抗电压 Uk1 2=12%额定
4、电压。安装点(230kV)系统短路水平为 40kA(有效值),全波雷电冲击电压(1.2/50s)BIL 峰值为 950kV,工频 1min耐受电压峰值为 325kV,采用直接接地方式。图 1TSC 型 SVC 示意图2高压 TSC 的控制策略2.1自动控制模式SVC 的正常运行模式是自动电压控制,电压控制系统包括一个带有控制的闭环系统,TSC 型 SVC 自动控制策略的简化模块如图 2 所示。电压调节器需要足够快地抵消电压变化和干扰,但也要保持足够的稳定性。将电压响应与参考灵敏度相乘,产生的信号相当于 SVC 电流,将该信号乘以电压调节器输入端的增加斜率,可获得斜率在 SVC 特性中的重要程度
5、。功率振荡阻尼控制调节器输出可以被视为添加 SVC 参考电压,与斜率的补偿电压响应一同输入到 PI 调节器。由于电压控制模式在闭环中运行,因此,如果电压响应信号丢失,则不可能运行。如果失去电压响应,将看到 SVC 的自动控制被强制切换到手动模式。在自动控制模式下,灵敏度跟随电压调节器的输出变化;当处于手动控制模式时,参考电压修正了斜率的实际应力。这将导致电压 PI 调节器的输出不会改变,确保自21电气技术与经济/研究与开发2023.05/动和手动模式之间的过渡不间断。所需的参考电压由操作员工作站(Operator Work Station,OWS)调节,并限制在规定的范围内,SVC 的运行范围
6、如图 3 所示。图 2TSC 型 SVC 自动控制策略图 3TSC 型 SVC 运行范围为了避免不稳定,在 TSC 切换滞回区,存在 2 种配置,因此,无功功率输出是平滑的。在 TSC 运行中,TC 实际上用于完全驱动和补偿 TSC 的无功功率。另一种状态是只有两个 TSC 在运行,并且 TC 控制几乎为零电流。对于磁滞调整,考虑了变压器的 SVC 和电抗及其制造公差。当 TC 的绝对磁化率值比 TSC 的磁化率高 5%且持续 1s 时,在动态条件下磁滞面积仅由控制系统决定。2.2手动控制模式在手动控制模式下,SVC 以开环控制运行,所需无功功率通过手动改变 SVC 的主基准电纳来获得。这个手
7、动 Bref值将通过 OWS 可调整的斜坡速率获取。SVC 启动时,在解锁控制功能之前,手动参考将被设置为零,这样,SVC 将始终以 0 开始,然后,操作员将输出调整到所需水平。TSC 投切原理如图 4 所示。(a)TSC 关闭31电气技术与经济/研究与开发/2023.05(b)TSC 开启图 4TSC 投切原理在手动控制模式下,电压参考遵循实际线路电压,包括斜率校正,在 SVC 启动和自动控制模式下,手动Bref遵循由电压调节器计算得到的电纳。因此,SVC 的输出在从一种控制模式转换到其他控制模式时,都是平滑的。2.3功率振荡阻尼控制(POD)SVC 电压调节器在功率振荡期间不受旁路的影响,
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