可控串联补偿(TCSC)在电力系统应用研究开题报告

 2022-09-07 20:27:47

1. 研究目的与意义

为了满足近年来大规模新能源的接入、传输和消纳,电网需要更加安全和智能的运行控制手段,可控串联补偿 TCSC作为柔性交流输电 FACTS中的重要一员,将固定串补技术 FSC拓展到一个全新的阶段,可以连续、快速、大范围地改变线路阻抗,从而能够灵活且经济地调节潮流、增加线路输送能力、阻尼系统振荡,有效提高电力系统稳定性,应用前景十分广阔。

可控串联补偿技术是一种提高远距离输电系统传输容量、改善系统稳定性的经济有效的手段。晶闸管控制的可控串联补偿装置(TCSC)是在常规固定串联补偿装置技术的基础上发展起来的。通过调节晶闸管的触发脉冲,TCSC可以快速、平滑地改变它的阻抗。它能够控制潮流使之按指定的路径流动,并且使系统在接近热稳定极限的情况下工作。更重要的是TCSC 能够提高系统的暂态稳定和改善系统的动态行为,例如阻尼低频振荡、抑制次同步谐振和控制电压稳定。

2. 课题关键问题和重难点

本课题将主要研究TCSC在电力系统中的应用。从对TCSC的掌握及其控制策略,到解析计算,利用电力系统仿真软件PSD-BPA验证仿真。分析其对改善电力系统稳定性,提高安全性的作用。

课题的关键问题和难点主要有以下几个方面:

1)掌握TCSC及其控制策略的建模方法;

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3. 国内外研究现状(文献综述)

随着近些年特高压交直流混联输电方式的迅速发展,电力系统运行方式的复杂化增大了电网中出现低频振荡、功率振荡、电压波形发生畸变和电压的非正常波动等问题的概率,大功率直流对电网频率稳定性的冲击日益显著,容易发生连锁事故导致大范围的停电,电网安全难以驾驭。

在传统的电力系统中,通常采用串联电容补偿以减小线路电抗,安装并联电容器或电抗器、静止并联补偿器和有载调压变压器以控制节点电压,利用移相器改变线路两端电压相角差等。传统调控方法通常基于机电技术,不能连续、快速的调节自身参数,存在响应时间长,难以实现在短时间内的频繁操作,而且维护的成本较高等问题,导致传统电力系统输电的可控性差、系统的稳定性水平低,难以灵活调节电力传输,输电设备无法充分利用等问题,无法实现对电力系统的稳定性进行有效的调节和控制。

随着现代电力电子技术的蓬勃发展和现代控制技术的逐渐改进,柔性交流输电技术(FACTS, Flexible AC Transmission System)将大功率、高电压的电力电子设备与控制技术相结合,代替传统的补偿装置,无需改变线路结构,以较小的投入实现灵活快速的调节输电线路参数,实时连续精准地调节控制系统潮流。其中可控串联补偿装置(TCSC,Thyristor Controlled Series Compensation)是柔性交流输电装置系统FACTS的重要控制器件之一,利用TCSC 可以灵活控制系统潮流、阻尼系统的低频振荡和次同步谐振。

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4. 研究方案

本课题为研究课题,我将基于等面积法则,结合单摆过程中能量守恒原理制定TCSC的稳定控制策略,不仅能够实现暂态过程中首摆的稳定控制,而且可以实现后续振荡的阻尼控制,快速平息功角和功率振荡。最后使用电力系统仿真软件PSD-BPA建模并仿真,观察了在严重故障下该控制策略的效果,并与传统控制方法进行了比较,结果验证了该方法的有效性和优越性。最后分析TCSC对提高安全稳定运行的作用。

5. 工作计划

本课题将主要研究TCSC在电力系统中的应用。现将课题的工作计划安排如下:

第1周 查阅文献

第2周 翻译外文文献

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