題目：帶有可控串補(bǔ)方式的柔性交流輸電系統(tǒng)建模與仿真摘要在日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，柔性交流輸電系統(tǒng)成為近年來的研究的主流方向。因?yàn)槿嵝越涣鬏旊娤到y(tǒng)的目的在于應(yīng)用當(dāng)下電力電子技術(shù)的最新成果和現(xiàn)代控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流系統(tǒng)潮流的靈活控制及穩(wěn)定性的提高。而柔性交流輸電系統(tǒng)中涉及到一個(gè)重要的裝置TCSC，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)比較低，而且能夠改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高高壓輸電的傳輸能力，所以對(duì)TCSC的研究就具有重要的價(jià)值和意義。本文首先介紹FACTS和TCSC國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用及發(fā)展概況，其次對(duì)TCSC的基本原理結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行模式做了分析說明，利用MATLAB這一功能型軟件，在SIMULINK仿真平臺(tái)上搭建了本課題研究的仿真模型——含有可控串補(bǔ)裝置的柔性交流輸電網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)線路發(fā)生故障和無故障等情況進(jìn)行仿真，對(duì)短路后暫態(tài)過程及頻率進(jìn)行分析。在輸電網(wǎng)模型仿真過程中，含有次同步諧振等一系列問題，本文利用MATLAB做出了強(qiáng)有力的分析說明。最終通過仿真研究，驗(yàn)證了TCSC能夠提高線路輸送能力，增加穩(wěn)定裕度，從而改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等性能。關(guān)鍵詞：可控串補(bǔ)；柔性交流輸電系統(tǒng)；MATLAB/SIMULINK；仿真；電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

AbstractInanincreasinglycomplexpowersystem,theFlexibleACTransmissionSystemhasbecomethemainstreamofresearchinrecentyears.BecausethepurposeofTheFlexibleACTransmissionSystemistoapplythelatestpowerelectronicstechnologyandmoderncontroltechnology,toachievingtheflexibilityoftheexchangesystemcontrolandstabilityoftheincrease.TheFlexibleACTransmissionSysteminvolvesanimportantdeviceTCSC,becauseitsstructureissimple,Costisrelativelylow,andcanimprovethestabilityofthesystem,improvethetransmissioncapacityofhighvoltagetransmission.So,thestudyofTCSChasimportantvalueandsignificance.ThispaperfirstintroducestheapplicationanddevelopmentofFACTSandTCSCathomeandabroad.Secondly,thebasicprinciplestructureandoperationmodeofTCSCareanalyzed,usingthisfunctionalsoftware--MATLABontheSIMULINKsimulationplatformbuildthesubjectofthesimulationmodel--FlexibleACTransmissionNetworkwithThyristorControlledSeriesCapacitor.Andsetthelinefailureandnofault,etc,tosimulate,andanalyzedforshortcircuitthetransientprocessandfrequency.IntheTransmissionNetworkModelsimulationprocess,Containingaseriesofproblemssuchassubsynchronousresonance.ThisarticleusesMATLABtomakeastronganalysisandexplanation.Finally,throughsimulationresearch,ItisverifiedthatTCSCcanimprovethecapacityoflinetransportationandincreasestabilitymargin,Therebyimprovingthepowersystemstabilityandotherproperties.Keywords:TCSC:FACTS;MATLAB/SIMULINK;simulation;Powersystemtransientstability

目錄摘要 IAbstract II緒論 1第一章概述 31.1課題背景及研究的意義 31.2柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)概述 31.2.1FACTS的概念 31.2.2FACTS裝置的介紹 51.2.3FACTS在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 81.3可控串補(bǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀 101.3.2可控串補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展 101.3.2可控串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用概況 111.4本論文的主要工作 12第二章可控串補(bǔ)(TCSC)的基本原理 142.1可控串補(bǔ)的概念 142.2可控串補(bǔ)(TCSC)基本工作原理 162.2.1可控串補(bǔ)(TCSC)的結(jié)構(gòu) 162.2.2可控串補(bǔ)(TCSC)的工作原理分析 172.2.3可控串補(bǔ)(TCSC)的運(yùn)行模式 192.3可控串補(bǔ)(TCSC)的運(yùn)行特性 222.3.1阻抗特性 222.3.2阻尼特性 232.3.3諧波特性 262.3.4能力特性 272.4本章小結(jié) 27第三章帶有TCSC的柔性交流輸電系統(tǒng)模型建立 283.1仿真軟件MATLAB/SIMULINK的概念 283.1.1MATLAB仿真技術(shù)概述 283.1.2Simulink仿真技術(shù)概述 293.2MATLAB/SIMULINK模塊庫(kù) 303.2.1簡(jiǎn)介SimPowerSystems模塊庫(kù) 303.2.2常用模塊(庫(kù))的功能簡(jiǎn)介 333.2.3可控串補(bǔ)(TCSC)裝置模型 423.3系統(tǒng)模型的建立 433.3.1系統(tǒng)描述 433.3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 433.3.3初始狀態(tài)設(shè)置 463.4本章小結(jié) 47第四章帶有TCSC的柔性交流輸電系統(tǒng)仿真與分析 484.1線路1故障時(shí)的暫態(tài)分析 484.1.1串補(bǔ)電容前故障 484.1.2串補(bǔ)電容后故障 524.2頻率分析 564.2.1系統(tǒng)模型 564.2.2阻抗依頻特性分析 574.3母線B2故障時(shí)的暫態(tài)分析 584.3.1仿真系統(tǒng) 584.3.2遠(yuǎn)端故障 604.3.3近端故障 624.4TCSC對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究 644.4.1對(duì)輸電線路靜穩(wěn)定極限的影響 644.4.2對(duì)輸電線路的穩(wěn)態(tài)分析 654.5本章小結(jié) 69結(jié)論 70總結(jié)與體會(huì) 71謝辭 73參考文獻(xiàn) 74緒論隨著的不斷增大，高電壓技術(shù)也得以飛速發(fā)展，柔性交流輸電系統(tǒng)的控制技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，因?yàn)槠淇梢蕴岣唠娋W(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高輸電線路的輸送能力，減少了停電風(fēng)險(xiǎn)和提高電能質(zhì)量，也帶來了一些客觀的經(jīng)濟(jì)效益。所以得到了世界各地廣泛的應(yīng)用。而交流輸電線路的串聯(lián)補(bǔ)償是現(xiàn)代電力電子技術(shù)在高電壓、大功率領(lǐng)域的應(yīng)用典范，其中可控串補(bǔ)技術(shù)(TCSC)使得整個(gè)輸電線路的參數(shù)變成可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。因此TCSC能夠有效改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高線路輸送容量，在很多方面改善電力系統(tǒng)的性能，因此在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也比較廣。本文首先系統(tǒng)的介紹了柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的概念，應(yīng)用及發(fā)展，對(duì)TCSC也做了簡(jiǎn)要的概述，并介紹其國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況和應(yīng)用情況。在現(xiàn)如今飛速發(fā)展的電力系統(tǒng)中，對(duì)FACTS技術(shù)的研究已經(jīng)成為電力領(lǐng)域的一種趨勢(shì)，尤其是作為FACTS家族中最重要的成員可控串補(bǔ)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，也成為一項(xiàng)有意義和價(jià)值的研究。其次，本文的第二部分針對(duì)時(shí)下發(fā)展快速的可控串補(bǔ)(TCSC)裝置進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要圍繞其結(jié)構(gòu)、基本原理、運(yùn)行方式和運(yùn)行特性四個(gè)方面展開，研究分析中，可控串補(bǔ)較固定串補(bǔ)優(yōu)點(diǎn)多多，它能夠在一定范圍內(nèi)的容抗值，既可以提高又可、，，抑制和等作用。由此可見，可控串補(bǔ)(TCSC)技術(shù)的、，具有很好的應(yīng)用前景。本文第三部分，就建模仿真涉及到的MATLAB和SIMULINK軟件進(jìn)行了概述，簡(jiǎn)單介紹了SimPowerSystems模塊庫(kù)，以及介紹了說明了一些常用的模塊庫(kù)和本設(shè)計(jì)所需模塊庫(kù)的結(jié)構(gòu)和功能特性，其中例如電機(jī)模塊、變壓器模塊、Powergui模塊、三相故障模塊、線路模塊、負(fù)荷模塊等。利用軟件，在仿真平臺(tái)上搭建了本課題研究的仿真模型——含有可控串補(bǔ)裝置的柔性交流輸電網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行初始狀態(tài)設(shè)置，包括選擇仿真的算法，電機(jī)初始化設(shè)置等。最后，論文應(yīng)用仿真軟件對(duì)建立的系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，對(duì)線路發(fā)生故障和無故障等情況進(jìn)行建模分析，對(duì)短路后進(jìn)行分析。其中，又分為線路故障和，線路故障應(yīng)對(duì)，設(shè)置串補(bǔ)裝置前故障和后故障進(jìn)行對(duì)比分析，母線故障近端和遠(yuǎn)端故障的分析，無故障條件運(yùn)行下有無TCSC對(duì)電力系統(tǒng)的影響等等。通過仿真分析，可以看出，輸電線路中采用串補(bǔ)技術(shù)，利用了串聯(lián)電容器的容性阻抗可以補(bǔ)償部分輸電線路的感性阻抗，從而能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化電網(wǎng)潮流分配、改善無功平衡、降低系統(tǒng)網(wǎng)損、增加輸送能力、提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平的目的；采用串補(bǔ)技術(shù)還可以增加穩(wěn)定裕度，增大線路輸送能力，改善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性能，由此可見，這一技術(shù)的研究有利于電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)我國(guó)電力領(lǐng)域有著重要的意義和影響。

第一章概述1.1課題背景及研究的意義現(xiàn)如今超高壓、大功率、強(qiáng)電流以及超長(zhǎng)距離輸變電的應(yīng)用較為普遍，相對(duì)而言線路阻抗也在不斷增大，這就會(huì)使線路的輸電能力降低，同時(shí)還不能夠保證電壓質(zhì)量的好壞，系統(tǒng)穩(wěn)定性從而也較差，因此必須采取補(bǔ)償措施。而串補(bǔ)對(duì)提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性起著關(guān)鍵性作用，為了更好的了解串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置(TCSC)對(duì)輸電線路所起的重大作用，因此本文對(duì)其做出了探討。就目前形勢(shì)來看，電力在不斷的增長(zhǎng)，不能夠滿足各大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的需求，為了達(dá)到聯(lián)網(wǎng)后輸電能力提升，滿足安全穩(wěn)定水平的需要，減少費(fèi)用投資等需要，串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并獲得了很大的發(fā)展前景?，F(xiàn)如今，許多國(guó)家對(duì)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)难芯渴菫榱四芴岣吒邏狠旊娋€的線路輸電能力，改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、以及增加系統(tǒng)有功功率的傳輸；改善系統(tǒng)的運(yùn)行電壓和無功平衡條件，改善電能質(zhì)量；合理的分配并聯(lián)線路中的潮流分布、或者在環(huán)網(wǎng)中的潮流分布；同時(shí)希望在大容量、遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中減少輸電線路的長(zhǎng)度，節(jié)省投資，提高經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等。所以研究可控串補(bǔ)裝置希望這一技術(shù)能夠在未來的電力領(lǐng)域中得到更好的發(fā)展和運(yùn)用。1.2柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)概述1.2.1FACTS的概念柔性交流輸電技術(shù)，即，又稱靈活交流輸電，作為一個(gè)完整的技術(shù)概念，最早是20世紀(jì)80年代由（EPRI）的博士提出的[]。柔性交流輸電技術(shù)是綜合電力電子器件和多種技術(shù)而形成的的一項(xiàng)技術(shù)。它的作用是增大輸電系統(tǒng)中電力輸送能力并加強(qiáng)其可控性。其特點(diǎn)是結(jié)合了現(xiàn)代電力電子技術(shù)和現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，采用大功率可控硅元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式設(shè)備，從而能夠快速靈活地調(diào)整影響電力系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的一些主要（如），它能夠按系統(tǒng)，給交流輸電網(wǎng)提供快速、連續(xù)和精確的控制以及優(yōu)化潮流功率。由于FACTS在輸電系統(tǒng)能夠和，而且還可以穩(wěn)定性，，因此國(guó)內(nèi)外一些認(rèn)為是“未來輸電系統(tǒng)的（、和）之一”[]。FACTS技術(shù)的發(fā)展良好趨勢(shì)來自于其良好的背景條件。這些條件可歸納為輸電網(wǎng)運(yùn)行的需要、高壓直流輸電的競(jìng)爭(zhēng)壓力、電力電子技術(shù)飛速發(fā)展、FACTS技術(shù)產(chǎn)品的研制和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累四個(gè)方面。其中前兩個(gè)是充分條件，是FACTS發(fā)展的需求壓力，后兩個(gè)是必要條件，是支撐性推動(dòng)力[(1)FACTS技術(shù)的出現(xiàn)能為解決中許多。如今的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，是受、、以及市場(chǎng)和等多種條件的大規(guī)模的電網(wǎng)，對(duì)輸電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求越來越高。FACTS是一項(xiàng)新技術(shù)，在、改善以及提升傳輸容量方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，從而得到廣泛的認(rèn)可和快速的發(fā)展。(2)高壓交流輸電技術(shù)的重新崛起和廣泛應(yīng)用，促使了技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)70年代，直流輸電技術(shù)不得不進(jìn)入另一個(gè)時(shí)期，所以的優(yōu)勢(shì)在應(yīng)用場(chǎng)合得到相應(yīng)認(rèn)可。在大系統(tǒng)中，HVDC具有潮流可控性好、等優(yōu)點(diǎn)，所以被視為大型交流系統(tǒng)之間互聯(lián)的有利選擇?？陀^上，對(duì)形成了很大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，促使發(fā)展出適用于輸電的、更先進(jìn)的。(3)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展為夯實(shí)了。的技術(shù)核心是電力。早在20世紀(jì)40年代末期誕生的就曾沿著兩個(gè)方向發(fā)展了，一個(gè)是，發(fā)展成，以信息處理為主要對(duì)象；另一個(gè)是大，發(fā)展成，以能量處理為。直到世紀(jì)年代以后，這兩種技術(shù)又慢慢融合，形成。80年代又出現(xiàn)智能化功率集成電路，兩者的處理合而為一，二次這便誕生了，在科技巨大的技術(shù)作用，促進(jìn)了概念并使其得以持續(xù)迅速的。(4)技術(shù)是在已有技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上自然形成的概念?？梢哉f在這一概念出現(xiàn)前，就已經(jīng)有多種后來也屬于控制器的裝置在中，并積累了大量的。像靜止無功補(bǔ)償器()、及次同步諧振阻尼器等。概念的提出，不僅歸納這些共同的技術(shù)基礎(chǔ)功能，而且推廣了其技術(shù)思路，推動(dòng)成為一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。1.2.2FACTS裝置的介紹FACTS裝置有很多，其類型可以按照原理、性能、與系統(tǒng)結(jié)合方式來分，目前按工作原理不同，可將其分為阻抗控制型(如)、相角控制型(如)、電壓控制型三類(如)；按安裝地點(diǎn)不同，可將其分為：發(fā)電類，輸電類，配電類[]。如圖1-1所示。圖1-1FACTS裝置的分類裝置優(yōu)點(diǎn)突出，而且功能完善，所以混合型的元件也越來越多，相繼產(chǎn)生了不同類型的裝置：并聯(lián)型最早出現(xiàn)，串聯(lián)型較晚出現(xiàn)，文獻(xiàn)[]對(duì)柔性交流輸電技術(shù)按照結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分類，主要分為以下三種：(1)并聯(lián)型：靜止無功補(bǔ)償器()、靜止同步補(bǔ)償器()、(ThyristorControlledReactor,TCR)、、晶閘管投切電抗器等(2)串聯(lián)型：(ThystorControlledSeriesCapacitor,TCSC)、、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(StaticSynchonousSeriesCompensatorSSSC)、故障器、(ThyristorControlledPhaseAngleRegulator,)等。(3)串并混合型：，等。如今主要有以下器件：(1)(SVC)SVC是一種靜止吸收裝置，用于無功、電壓控制。其組成有，可和的電容器組一起運(yùn)行。它能調(diào)整電流，從而控制電壓。并且，近年研究還可用于抑制次同步諧振和扭振[]。先進(jìn)的、用GTO等做閥元件的SVC又稱為靜止調(diào)相器(StaticCondenser)。目前使用的SVC有兩大類：。(2)(STATCOM)STATCOM是一種靜止同步發(fā)電機(jī)，其最大特點(diǎn)是輸出可以電壓而進(jìn)行控制。它屬于，變換器可以采用電壓型，也可以采用電流型。目前STATCOM的控制裝置以采用基于的電壓型變換器的居多，其控制系統(tǒng)能使輸出電力的極性和大小改變，從而連續(xù)控制輸出無功的極性和大小。由于STATCOM的直流側(cè)一般采用電容和電感等元件，不能大容量存儲(chǔ)電能，因此，它只能提供持續(xù)的無功補(bǔ)償功能[]。(3)(STATCON)STATCON是對(duì)SVC裝置，又叫靜止同步補(bǔ)償器，，。它，，其輸出的，它通過的電流將用來調(diào)整裝置的無功功率的大小或極性[]。與SVC相比，，，補(bǔ)償電流諧波含量更少，而且，它使用的元件體積小，這有效的、減小了體積。(4)(SSSC)SSSC是種沒有外部電源的靜止式的同步無功補(bǔ)償器件，它串聯(lián)在輸電線上，，從而控制大小。SSSC也可有裝置，在短時(shí)間內(nèi)增加或者減小，從而改善性能。換句話說，SSSC就是一種將串聯(lián)在線路上使用的器件。它同樣也屬于基于變換器型的控制器，變換器兩種均可采用。(5)(TCSC)TCSC是一種由一個(gè)電容器組和一個(gè)并聯(lián)而成，其功能主要是提供連續(xù)的作用。它利用線路中的電容器組，，，不僅能提高線路的、，。是重要的串聯(lián)型FACTS控制器之一。(6(TCPST)TCPST是由、勵(lì)磁變壓器、基于構(gòu)成。其主要作用是通過輸出端電壓，，、防止故障線路功率增大引起的或電壓下降[]。(7)(UPFC)UPFC是由基于同一直流鏈路，允許有功功率在和的來回流動(dòng)，并且在無需任何一個(gè)就能同時(shí)補(bǔ)償?shù)囊环N器件。它的補(bǔ)償功能很全，不僅能可以進(jìn)行獨(dú)立可控的并聯(lián)無功功率補(bǔ)償，而且還可以進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償電壓，同時(shí)能夠線路上的V、Z和ψ，實(shí)現(xiàn)潮流控制[]。表1-1FACTS控制器能控制的電網(wǎng)參數(shù)及其應(yīng)用功能能控制的電網(wǎng)參數(shù)應(yīng)用功能1.2.3FACTS在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況新世紀(jì)的輸電系統(tǒng)運(yùn)行面臨來自環(huán)境保護(hù)和電力市場(chǎng)等方面的挑戰(zhàn)，概括為三個(gè)方面：其一是增大能力，其二是保持系統(tǒng)穩(wěn)定，其三是優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行。針對(duì)這些挑戰(zhàn)而產(chǎn)生的新型技術(shù)柔性交流輸電系統(tǒng)()技術(shù)，改變了交流輸電網(wǎng)以往局面：即僅依靠機(jī)械型的、慢速的、不精確的控制及措施。裝置其快速、連續(xù)和精確的控制以及優(yōu)化潮流功率的能力，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能防止事故發(fā)生時(shí)造成連鎖反應(yīng)從而引起的大停電。技術(shù)發(fā)展迅速，如今已形成三代控制器并存發(fā)展的局面。美國(guó)建議的裝置的發(fā)展階段有[]：(1)第一代裝置，是從早期就出現(xiàn)的SVC就形成的，SVC主要是由晶閘管開關(guān)快速控制的并聯(lián)電容器組和（或）電抗器組成的裝置，其技術(shù)之根本是常規(guī)的晶閘管，即硅可控整流器(SCR)。直到后來出現(xiàn)了第一代裝置——晶閘管控制的串聯(lián)電容器(TCSC)，其功能是利用SCR控制線路中串聯(lián)的電容器組，相當(dāng)于抵消一部分線路阻抗，從而提高線路輸送能力。(2)第二代裝置，同樣也有第一代裝置特性，但不同的是，第二代裝置不需要設(shè)備，如、變壓器等等。新型裝置如和等采用了可關(guān)斷晶閘管(GTO)這類型裝置，電抗器或。所以裝置造價(jià)大大的降低了，性能也得到了明顯的改進(jìn)。(3)第三代裝置，實(shí)質(zhì)上是一種將兩臺(tái)或多臺(tái)控制器組成一組并使其具有同一個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)的裝置。典型的就是UPFC：是各取一臺(tái)和復(fù)合組成的。它的功能比前兩代裝置更加強(qiáng)大，能以控制線路電壓V、阻抗Z和功角ψ的辦法實(shí)現(xiàn)輸電的有功和無功潮流同時(shí)控制。不僅如此，這樣能極大的減小裝置的占用面積，改進(jìn)了系統(tǒng)的可靠性。國(guó)外的發(fā)展情況還有：日本兩家共同研制并于1980年1月投運(yùn)的世界上首臺(tái)樣機(jī)，20。198610，美國(guó)研制的±1Mvar投入運(yùn)行，這成為GTO作為逆變器元件的靜止補(bǔ)償器。1999年8月，美國(guó)的第1臺(tái)D-STATCOM，其目的是為了抑制電壓閃變。而全球一共已安裝了超過200臺(tái)的，容量范圍從0.1MVA至60MVA。還有其他如今正在研制。這促使技術(shù)不斷的發(fā)展，使其對(duì)和改善更多角度成為可能[]。我國(guó)近些年來在方面有了較大突破：(1)1994年，研制了±20Mvar的，1999年成功。2000年6月27日鑒定。成為國(guó)際上第4個(gè)的國(guó)家。作為設(shè)備，是中國(guó)研究領(lǐng)域的。(2)鞍山紅一變是東北電網(wǎng)的樞紐變電所，它為鞍山鋼鐵公司供電，采用調(diào)相機(jī)作為無功補(bǔ)償，2001年采用100Mvar的SVC替代調(diào)相機(jī)。鞍山紅一變100Mvar的SVC示范工程于2004年順利投運(yùn)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)化SVC技術(shù)得到了進(jìn)一步的提升。(3)2004年投運(yùn)的由中國(guó)電力科學(xué)研究院和甘肅省電力公司合作開發(fā)的220kV甘肅成碧輸電線路TCSC示范工程，標(biāo)志著我國(guó)是世界上第4個(gè)擁有TCSC技術(shù)的國(guó)家，成碧可控串補(bǔ)是我國(guó)第一個(gè)國(guó)產(chǎn)化的可控串補(bǔ)工程和世界上的第七個(gè)可控串補(bǔ)工程。(4)上海電網(wǎng)黃渡分區(qū)西郊站50Mvar的示范工程，該是一套擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化裝置，于2006年投入運(yùn)行標(biāo)志著技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

目前我國(guó)電網(wǎng)仍然很缺少控制手段，電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題也較為明顯，一些因素限制了電力傳輸，存在電力系統(tǒng)崩潰的安全隱患。因此，需要在現(xiàn)有設(shè)備不發(fā)生變動(dòng)的條件下，，采用經(jīng)濟(jì)的、有效的、相應(yīng)的技術(shù)，的作用，，這一點(diǎn)特別適合緊張的狀況。因此，對(duì)技術(shù)有需求[]。技術(shù)是當(dāng)今電力網(wǎng)輸配電技術(shù)中最新研究發(fā)展對(duì)象，它能給電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)行帶來重要且積極的影響。由于，加上如今電力，所以目前，都在積極開展器件。如何、提高輸電網(wǎng)的、效率是尤為重要的，這是輸電技術(shù)，這將大大改善供電和用電質(zhì)量，節(jié)約能源，對(duì)今后各國(guó)聯(lián)合電網(wǎng)的形成、建設(shè)和運(yùn)行，具有重大的意義。1.3可控串補(bǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀1.3.2可控串補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，、，但是的限制，它的最大傳輸功率，這就浪費(fèi)。通過采用技術(shù)、、已成為電力領(lǐng)域的共識(shí)。而(可控串補(bǔ)——TCSC)作為是()，能夠，能力，并能防止(SSR)問題發(fā)生，所以也成為焦點(diǎn)。、、，在以前世界上僅有能力，可如今在我國(guó)串補(bǔ)，部分國(guó)際領(lǐng)先進(jìn)水平。、和等電力電子裝置也十分美好。自1928年串補(bǔ)技術(shù)用于美國(guó)33kV系統(tǒng)以來，可控串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用已將近90年的歷史。1950年220kV投入運(yùn)行，使得裝置廣泛的應(yīng)用，從220kV發(fā)展到765kV，安裝的總?cè)萘恳呀?jīng)超過9000萬Kvar。，在固定串補(bǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，，分為固定串補(bǔ)[]。串補(bǔ)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有著重要積極的影響，表1-2可看出串補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展史[]。表1-2串補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展史時(shí)間（年）地點(diǎn)或工程電壓等級(jí)用途意義1928美國(guó)，紐約33kV電力系統(tǒng)第一次應(yīng)用串補(bǔ)1950瑞典，Alftar230kV230kV第一次用串補(bǔ)1954瑞典，Hlavero380kV400kV第一次用串補(bǔ)1968美國(guó)，太平洋公司500kV500kV第一次用串補(bǔ)1989巴西，伊泰普800kV800kV第一次用串補(bǔ)1991美國(guó)，AEP345kV第一次用可控串補(bǔ)2003中國(guó)，平果500kV國(guó)內(nèi)第一個(gè)可控串補(bǔ)2004中國(guó)，成縣220kV第一個(gè)國(guó)產(chǎn)可控串補(bǔ)2007中國(guó)，馮屯500kV世界容量最大的可控串補(bǔ)1.3.2可控串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用概況我國(guó)從1954年開始研究，上世紀(jì)在220kV線路和330kV線路上。2004年，在公司領(lǐng)導(dǎo)下研制。2002年，并于2004年12月27日完成了工程[]?，F(xiàn)如今串補(bǔ)技術(shù)的成熟發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些重要的串補(bǔ)工程，整理總結(jié)可見表1-3[表1-3國(guó)內(nèi)外重要串補(bǔ)工程項(xiàng)目所在系統(tǒng)規(guī)格投運(yùn)時(shí)間功能KanawhaRiver的TSSC美國(guó)APE345kV系統(tǒng)788Mvar、2500A、42Ω、補(bǔ)償度為10%1991年Kayenta的ASC美國(guó)WAPA230kV系統(tǒng)兩組165Mvar、60Hz、55Ω電容器組1992年Slatt的TCSC美國(guó)BPA500kV系統(tǒng)6模塊、每模塊60Hz串聯(lián)電容器1.3Ω、并聯(lián)電抗器0.2Ω1993年Stode的TCSC瑞典400kV電力系統(tǒng)50Hz、51Ω固定部分和22Ω的可控部分1997年巴西（南部電網(wǎng)）SerradaMesa巴西500kV南北聯(lián)絡(luò)線可控補(bǔ)償度5~6%（持續(xù)）15%（短時(shí)）、電容器：107Mvar1999年巴西Imperatriz巴西500kV南北聯(lián)絡(luò)線線路可控串補(bǔ)度18%（短時(shí)）107Mvar1998年中國(guó)平果可控串補(bǔ)工程南北天廣500kV交流輸電線路可控串補(bǔ)度5%（持續(xù)）、15%（短時(shí)）、電容器55Mvar2003年中國(guó)成碧可控串補(bǔ)工程甘肅成縣-碧口220kV交流輸電線路可控補(bǔ)償度50%（持續(xù)）、補(bǔ)償容量為96Mvar2004年中國(guó)伊馮可控串補(bǔ)工程伊敏-馮屯500kV交流輸電線路補(bǔ)償度為30%FSC+15%TCSC，補(bǔ)償容量為544.3Mvar+326.6Mvar2007年國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究表明，可控串補(bǔ)對(duì)提高電力網(wǎng)的運(yùn)行可靠性、靈活性及改善線路性能具有重要作用。觀察分析國(guó)內(nèi)著名工程的投產(chǎn)運(yùn)行，可看出對(duì)可控串補(bǔ)裝置(TCSC)的研究工作，也已，轉(zhuǎn)變到了與其他裝置協(xié)調(diào)控制對(duì)系統(tǒng)的影響。這對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)“”的發(fā)展戰(zhàn)略具有顯著而重要的作用。1.4本論文的主要工作本文選擇“帶有可控串補(bǔ)方式的柔性交流輸電系統(tǒng)建模與仿真”作為課題。論文主要研究裝置對(duì)柔性交流輸電系統(tǒng)的影響，以為仿真平臺(tái)建立模型，從而通過系列仿真驗(yàn)證在輸電網(wǎng)的作用及影響。本文的主要工作及章節(jié)安排如下：第一章論述了課題研究的意義；柔性交流輸電的一些概念和在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況；可控串補(bǔ)()的，以及其發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀。第二章討論了的；裝置的四種運(yùn)行模式，并以單機(jī)無窮大系統(tǒng)為例研究了對(duì)系統(tǒng)的阻尼特性，分析，諧波特性和能力特性。第三章就仿真系統(tǒng)模型建立先概述技術(shù)和模塊庫(kù)典型模塊的簡(jiǎn)要說明，再詳述了帶有的柔性交流輸電系統(tǒng)模型的建立，以及初始狀態(tài)設(shè)置，為后續(xù)仿真分析奠定好基礎(chǔ)。第四章則為系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析，研究了在線路故障，母線故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)的作用及影響，并做了頻率分析，最后探討了對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

第二章可控串補(bǔ)(TCSC)的基本原理2.1可控串補(bǔ)的概念(1)可控串補(bǔ)()的概念隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷快速增長(zhǎng)以及電力市場(chǎng)的發(fā)展，增加具有輸電線路的容量和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到人們的重視，可控串聯(lián)電容補(bǔ)償()，應(yīng)用略顯突出。這一技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)。它是技術(shù)結(jié)合電力電子技術(shù)，()的重要的技術(shù)成果，這樣使性能大為提高，負(fù)荷的快速增長(zhǎng)?；诂F(xiàn)代電力電子技術(shù)的串聯(lián)補(bǔ)償器：一種是利用晶閘管可變電納，另一種是電壓源。()，指的（簡(jiǎn)稱可控串補(bǔ)）?？煽卮a(bǔ)的采用，，增強(qiáng)了可控性，。有關(guān)部門在制定云南電網(wǎng)的“十二五”規(guī)劃時(shí)，通過分析，以及云南電網(wǎng)存在的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，提出了提高遠(yuǎn)距離輸電能力的解決措施中，對(duì)于可控串補(bǔ)的采用，在增強(qiáng)云南電網(wǎng)的穩(wěn)定性及外送能力方面的積極作用予以了肯定和支持，為云南電網(wǎng)未來五年的規(guī)劃建設(shè)提供了參考[]。(2)并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償?shù)幕窘榻B并聯(lián)補(bǔ)償對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定和提高功率因數(shù)有很大作用，從另一角度來看，如果能夠減小傳輸線路的阻抗，同樣也能達(dá)到增大傳輸容量、穩(wěn)定電壓的目的。除了并聯(lián)補(bǔ)償之外，輸電線路另一種電壓補(bǔ)償型的串聯(lián)補(bǔ)償是通過串聯(lián)一個(gè)無功電壓源其電壓極性正好與壓降的方向相反，從而能使合成的線路壓降的幅值減小，等效于縮短了傳輸線路的長(zhǎng)度，或者等效于減小了線路的電抗值。串聯(lián)在線路中的無功電源根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以有很多的形式，這在前面的第一章中對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償裝置有過分類，也就幾種常見的串補(bǔ)裝置()進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，但這些串補(bǔ)裝置()有一點(diǎn)是相同的，那就是它不消耗有功功率，那就意味著該無功電壓源電壓矢量與線路電流矢量正交。串聯(lián)補(bǔ)償就是補(bǔ)償交流輸電線路的裝置。，串補(bǔ)裝置可分為固定串補(bǔ)()和可控串補(bǔ)()。，使整個(gè)輸電線調(diào)節(jié)。，其最大的特點(diǎn)，提高輸送能力[]。無論從柔性交流輸電系統(tǒng)()在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，還是從可控串補(bǔ)技術(shù)()的應(yīng)用概況來看，可控串補(bǔ)()對(duì)于控制傳輸線路的潮流和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面都起到很好的作用，它是柔性交流輸電()的一個(gè)重要的歷史節(jié)點(diǎn)。(3)可控串補(bǔ)和固定串補(bǔ)區(qū)別聯(lián)系串補(bǔ)裝置以()為主，且基本上采用()+，其主要結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，()主要構(gòu)成元件有：C、()、、S、D。圖2-1固定串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)示意圖固定串補(bǔ)裝置()總共有、故障后未導(dǎo)通、、、這五種運(yùn)行狀態(tài)。從而也就存在：(此時(shí)未導(dǎo)通)、(此時(shí)導(dǎo)通，)和(此時(shí)旁路斷路器閉合，)[]。eq\o\ac(○,1)線性方式：，此時(shí)未導(dǎo)通，，，電容器。此時(shí)，也可以是故障后。eq\o\ac(○,2)導(dǎo)通方式：導(dǎo)通電壓水平，但又沒有超過吸收的能量值，此時(shí)僅導(dǎo)通，，。eq\o\ac(○,3)旁路方式：保護(hù)電壓水平或者吸收的能量值，，，?？煽卮a(bǔ)()()而言的，可控串補(bǔ)(TCSC)串補(bǔ)()()的缺陷?？煽卮a(bǔ)(TCSC)，、，，?？煽卮a(bǔ)裝置()C、MOV、D和S等主要元件組成，()的，具體后面再做分析。()的是，可控串補(bǔ)裝置()中支路，。SCR觸發(fā)角α來控制導(dǎo)通時(shí)間，，。支路，，。可控串補(bǔ)()通過觸發(fā)角的大小調(diào)整串補(bǔ)裝置阻抗值，從而存在三種工作方式，即晶閘管閉鎖(阻斷模式)、晶閘管旁通模式、調(diào)節(jié)模式。具體也在后面詳細(xì)分析。由此可見，固定串補(bǔ)和可控串補(bǔ)在裝置結(jié)構(gòu)上存在差異，所以工作運(yùn)行方式上也有明顯的差別，就目前的發(fā)展趨勢(shì)(第一章中有所描述)來看，可控串補(bǔ)()可以，，，還可以，，，在我國(guó)擁有十分廣闊的應(yīng)用前景[]。2.2可控串補(bǔ)(TCSC)基本工作原理2.2.1可控串補(bǔ)(TCSC)的結(jié)構(gòu)基本的模塊是由一個(gè)電抗器L與一個(gè)SCR串聯(lián)后，再與C，如圖2-2所示。，調(diào)節(jié)，，控制整個(gè)裝置。，，可能危及的運(yùn)行，。因此，實(shí)際中的，還包括金屬氧化物避雷器()和旁路斷路器等。如圖2-3所示。圖2-2可控串補(bǔ)基本結(jié)構(gòu)圖2-3可控串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)示意圖可控串補(bǔ)裝置()的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，主要由電容器組C，旁路電感L，金屬氧化物變阻器()，旁路斷路器S，以及兩個(gè)雙向反并聯(lián)的大功率晶閘管SCR構(gòu)成。其不變電容的容量決定了，可以被它控制，的容性區(qū)一起決定，為了抵消L，從而減少所吸收的能量；為了使系統(tǒng)在各種運(yùn)行條件下滿足性能要求，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、增加線路傳輸能力、并，可以用雙向晶閘管TCR改變的等效阻抗。其作用防止在電容器組上出現(xiàn)過電壓，以保護(hù)電容器組。，，，當(dāng)所加某值時(shí)，呈現(xiàn)很大，對(duì)并聯(lián)電路基本不產(chǎn)生影響，反之，則呈現(xiàn)很小的阻值，其對(duì)串聯(lián)電容器C起到保護(hù)的作用，會(huì)分擔(dān)線路電流，從而避免兩端電壓過高而造成危害。此外，不僅能夠限制電容器上的電壓，還能使其保持接入的狀態(tài)，有利于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的提高[]。S，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，電容器一般就會(huì)被旁路。，晶閘管改變，因此而改變，，觸發(fā)角在90°~180°時(shí)，它呈感性，觸發(fā)角在145°~180°時(shí)，它呈容性[]。2.2.2可控串補(bǔ)(TCSC)的工作原理分析由2.2.1節(jié)介紹可知，是在并聯(lián)LC電路的電感支路中串聯(lián)了，，，從而可以連續(xù)，相當(dāng)于改變了的，如圖2-4所示。也就是說，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，就能控制改變等值阻抗的性質(zhì)和大小了。圖2-4TCSC等效圖可以表達(dá)為：Zeq=如果ωC?1ωL>0，則表示的電抗值比可變電抗器(L)的電抗值小，。并使得整個(gè)LC并FC電抗值大。如果ωC?1ωL=0，則，這將導(dǎo)致如果ωC?1ωL<0，則表示并聯(lián)電路的本身的值，這種情況對(duì)應(yīng)于。當(dāng)發(fā)生時(shí)，隨著(L)感性，等效。，也就是，即等于本身的電抗值[]。：可由式表示：P=U1式中U1、U2-σ-XL-U1、U2/XL-（靜態(tài)穩(wěn)定極限），：P=U1XLX在（σ相同）的條件下，：KC=XC/XL。在500kV工程中，40%，則每功率之比為1.67倍。即安裝了裝置相當(dāng)于線路[]這表明，可控串補(bǔ)之所有能有效的提高輸電線路的傳輸容量，可以說是其自身的電感的作用，相當(dāng)于等效電感，使得線路，。從物理層面上來看，為了串聯(lián)阻抗的傳輸功率，，但是在條件下，采用串聯(lián)電容，就能電感壓降反向的電壓，，因而能的電流，。因此，可控串補(bǔ)可以看作電壓源。2.2.3可控串補(bǔ)(TCSC)的運(yùn)行模式實(shí)際中，TCSC有四種：(1)晶閘管的旁通模式[圖2-5晶閘管旁路模型，晶閘管，全導(dǎo)通，導(dǎo)通角為0°（或180°），，，從而正弦電流，使電路為容性。這時(shí)，模塊，的等效電抗為XLXC/(XC?XL)。通常，。然而，流過整個(gè)模塊，電納大。這種模式(TCR)模式，它完全不一樣的。，，從而將電容器即，只是在故障或時(shí)才會(huì)發(fā)生。晶閘管目的，或用來保護(hù)功能。無論何時(shí)，模塊，都要下，，才能將模塊重新。(2)（全關(guān)斷模式）：圖2-6晶閘管閉鎖模型。在此模式下，晶閘管的信號(hào)，。所以觸發(fā)角為180°，如果狀態(tài)時(shí)下達(dá)閉鎖指令，立即關(guān)斷。這樣，模塊就退化為固定串補(bǔ)，此時(shí)為XC，的凈電抗是的。在此模式下，的運(yùn)行特性，對(duì)應(yīng)的稱之為基本容抗值，在此狀態(tài)下的。在投入前必須此模式，所以該模式是運(yùn)行。電容器上的并采用直流偏移控制，因而不會(huì)任何損害。(3)微調(diào)模式圖2-7晶閘管部分導(dǎo)通（容性微調(diào)）模式圖2-8晶閘管部分導(dǎo)通（感性微調(diào)）模式在此模式下，可以通過實(shí)現(xiàn)使其呈現(xiàn)為連續(xù)感性電抗，但是，因?yàn)橐粋€(gè)諧振區(qū)，所以不允許感性模式。晶閘管門相控，晶閘管開關(guān)，觸發(fā)角在90°<α<180°范圍內(nèi)。如圖2-7和圖2-8所示。晶閘管。在此模式下，當(dāng)電容器電壓，，這將使得TCR方向相反，從而導(dǎo)致。這個(gè)FC上的電壓，，其效果就是提高了串聯(lián)補(bǔ)償度。為了產(chǎn)生，計(jì)算的正向晶閘管的α，必須限制在αmin<α<180°范圍內(nèi)，在這一范圍內(nèi)時(shí)，的電抗。當(dāng)a從180°減小到αmin時(shí)，。當(dāng)α=αmin時(shí)，容許的電抗為基頻值的2.5~3倍，主要取決于能力等條件。一般運(yùn)行，在暫態(tài)過程中，在動(dòng)態(tài)過程中可控制；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，、降低網(wǎng)損。晶閘管下的另一種情況是感性微調(diào)模式，可控硅觸發(fā)角α大于0°，且低于臨界角度，此時(shí)，晶閘管具有較高的導(dǎo)通程度?？煽卮a(bǔ)等值電抗在最大允許電抗范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在這種模式下，循環(huán)電流的方向反向，TCSC呈現(xiàn)為阻抗。表2-1不同運(yùn)行模式下TCSC的導(dǎo)通情況以及輸出阻抗方式TCSC中晶閘管T1、T2狀態(tài)輸出阻抗2.3可控串補(bǔ)(TCSC)的運(yùn)行特性2.3.1阻抗特性TCSC的阻抗特性與晶閘管控制并聯(lián)回路，若忽略MOV等相關(guān)回路（因?yàn)門CSC，MOV投切作用，而實(shí)際影響TCSC是電容器回路，所以此處忽略其的存在），則可以采用簡(jiǎn)化模型，，裝置的值XTCSC與觸發(fā)角α的關(guān)系為XTCSC=π?2式中，α為，ω=1/LC為TCSC。圖2-9TCSC的基波阻抗與觸發(fā)角的關(guān)系曲線由圖2-9可知，以α0為分界，TCSC分為兩部分：90°≤α≤α0時(shí)，α0≤α≤180°時(shí)。且α越接近α0，TCSC呈，阻抗值越大。此時(shí)，α的微小波動(dòng)，，這對(duì)TCSC的控制是不利的。因此，應(yīng)避免運(yùn)行于α=α0區(qū)域。2.3.2阻尼特性TCSC裝置串聯(lián)，通過增加系統(tǒng)阻尼，能有效諧振的發(fā)生。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，的阻尼效果也會(huì)增加：以圖2-10所示的單機(jī)無窮大系統(tǒng)為例進(jìn)行原理分析[圖2-10單機(jī)無窮大系統(tǒng)設(shè)發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率的值為恒定值，得到：ΔV=ΔT其中X∑=Xd則矩陣：A=01?VEMX特征值為：λ=±?VEMX通過上面分析知道，當(dāng)cosδ0>0，XΔP=KT微分方程可為：ΔV=Δ其中：KS=矩陣：A=01特征值為：C=KT加入TCSC裝置后的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖2-11所示。圖2-11加入TCSC系統(tǒng)圖令ΔXC=則ΔPE其中：X∑0=則：A=01特征值為：λ=?VEM由此可知，系統(tǒng)振蕩的根本原因，TCSC裝置串聯(lián)時(shí)，若系統(tǒng)增大時(shí)，通過監(jiān)測(cè)TCSC可對(duì)晶閘管控制，從而值，輸電減小能增加線路功率，。因此，若在輸電線路上串入的TCSC裝置低頻振蕩。次同步諧振是相互作用的、同步頻率的一種振蕩形式。能夠改變阻抗特性，，從而振蕩，導(dǎo)致兩種振蕩諧振。TCSC裝置則可改變電磁諧振的發(fā)生，從而次同步諧振。實(shí)際運(yùn)行過程中，除了TCSC裝置的觸發(fā)方式，其所表現(xiàn)的也存在一定的關(guān)系。若系統(tǒng)發(fā)生頻率增加時(shí)，則TCSC裝置的周期則相應(yīng)變小，，其導(dǎo)通角小，進(jìn)而降低了容抗，減弱了補(bǔ)償。此時(shí)使功率減小，，頻率繼續(xù)增大。從這看，系統(tǒng)擾動(dòng)下TCSC裝置。為消除特性，需要對(duì)裝置的綜合考慮。2.3.3諧波特性由于諧波特性，TCSC的TCR支路，從而在電容電壓中產(chǎn)生分量，該諧波分量的大小，，如TCSC的參數(shù)、、等[]。針對(duì)裝置的進(jìn)行綜合分析考慮(1)，假設(shè)線路電流為純正弦波，則穩(wěn)態(tài)情況下，電容電壓的諧波分量為3次、5次和7次。維持電壓恒定(UCref=UCmax)時(shí)，諧波分量與線路電流的關(guān)系如圖2-12所示（諧波幅值百分比計(jì)算的基值為額定電流下、TCR電容器電壓）。所以降低，可以基本忽略7次以上的諧波分量。雖然看上去低次諧波電壓幅值較高，但由于這些諧波分量基本上是電壓源性質(zhì)的，，若將輸電線路阻抗，則這個(gè)諧波回路，且兩者穩(wěn)態(tài)諧波電流的大小。，TCSC裝置中部，且在穩(wěn)態(tài)下，兩端電網(wǎng)較大，在線路電流，對(duì)外部一般很小。圖2-12電壓諧波分量-線路電流的關(guān)系(k=7.5)(2)在系統(tǒng)中TCSC裝置特性。非系統(tǒng)故障情況下，，都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，一般都在合理的范圍內(nèi)，不會(huì)影響。但是當(dāng)故障時(shí)，如果工作于旁通模式，則回路的自然振蕩會(huì)諧波，而如果不工作于旁通模式，則MOV的限壓包含3次諧波，，帶來不利影響。2.3.4能力特性盡管TCSC的設(shè)計(jì)是基于應(yīng)用要求，但其不同部件的特性決定了約束。TCSC裝置需要滿足一定的條件，如：，這主要決定于TCSC特性[]。(1)電壓約束：分析的組成可知，串聯(lián)電容器和保護(hù)(MOV)。正常工作時(shí)，，因此兩端的電壓長(zhǎng)期承受電壓；而兩端產(chǎn)生的，應(yīng)該滿足范圍。同時(shí)，據(jù)上節(jié)分析，MOV越大，其幅值也越大，。(2)電流約束：設(shè)備由于過熱而損壞，甚至引起故障。對(duì)于裝置，尤其應(yīng)該避免產(chǎn)生。一方面要選擇相應(yīng)的電容器和晶閘管，；另一方面在運(yùn)行期間，需在串聯(lián)支路采取限流措施，，設(shè)備受到危害。另外，電流過大，。，抑制諧波電流。(3)晶閘管約束：據(jù)圖2-9TCSC可知，α直接決定了TCSC。對(duì)α的控制避開的諧振區(qū)，另一方面，不同運(yùn)行，也需要原則，否則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入諧振區(qū)工作，。2.4本章小結(jié)本章首先介紹了串聯(lián)補(bǔ)償與并聯(lián)補(bǔ)償?shù)牟煌浯谓榻B了裝置：的結(jié)構(gòu)、暫態(tài)模型、下的串補(bǔ)保護(hù)。研究發(fā)現(xiàn)，固定串補(bǔ)和可控串補(bǔ)的故障后動(dòng)作行為有相似之處：一是未導(dǎo)通狀態(tài)；二是導(dǎo)通但未飽和狀態(tài)；三是飽和狀態(tài)，串補(bǔ)裝置運(yùn)行方式。介紹了可控串補(bǔ)的結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行模式。從而體現(xiàn)可控串補(bǔ)裝置(TCSC)的良好性能。其過程中研究TCSC結(jié)構(gòu)及故障后動(dòng)作行為，也為下文串補(bǔ)模型的搭建和研究柔性交流輸電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

第三章帶有TCSC的柔性交流輸電系統(tǒng)模型建立電力系統(tǒng)是一個(gè)大規(guī)模、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)，在變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)中有著重要的作用。為了便于測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、調(diào)度電能以及保證機(jī)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要在電力系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)中設(shè)置相應(yīng)的信息和控制系統(tǒng)。為了保證電力系統(tǒng)的功能和質(zhì)量，在設(shè)計(jì)、分析和研究機(jī)電系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)時(shí)，必須完整，確切地了解所設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的輸電能力、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)定性和潮流等信息。但實(shí)際上，要了解這些信息內(nèi)容，常常會(huì)遇到困難，甚至有些困難是根本無法解決的，因此有必要借助仿真模型對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)和研究。3.1仿真軟件MATLAB/SIMULINK的概念3.1.1MATLAB仿真技術(shù)概述20世紀(jì)70年代，美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任CleveMoler為學(xué)生設(shè)計(jì)LINPACK和EISPACK的“通俗易用”接口，這用FORTRAN編寫的MATLAB(，矩陣實(shí)驗(yàn)室)[]。1984年，MATLAB被正式推向市場(chǎng)。這個(gè)時(shí)候，采用C語言編寫的，而且，還新增了數(shù)據(jù)功能。相比較FORTRAN和C語言，MATLAB的語法，方式，被稱為“草稿”。它，成功地應(yīng)用研究領(lǐng)域。目前，軟件版本，本論文中所使用到的版本為MATLAB7.0。MATLAB可概括為以下幾點(diǎn)：(1)MATLAB可以完成符號(hào)、數(shù)值的各種形式和規(guī)模的計(jì)算，而且速度較快。比如等。(2)它除了操作以外，工作還能進(jìn)行。使用語言的幾乎所有功能，包括圖形，容易學(xué)習(xí)。(3)利用的圖形命令可以繪制各種圖形，在圖形用戶界面使用GUI制作工具，能夠根據(jù)自己的需求來編寫滿意的圖形界面，制作用戶菜單和控件。(4)在中，就可以將系統(tǒng)中，圖像文件(5)使用方便，：使用語言編寫的程序，無須編譯。(6)另外，還提供了一個(gè)分支產(chǎn)品Simulink，具有強(qiáng)大的建模仿真分析功能。(7)的缺點(diǎn)：相比于其它的高級(jí)程序，程序的執(zhí)行速度較慢。主要是因?yàn)樗某绦虿挥镁幾g，而且也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行。無論是通信航天，還是自動(dòng)控制，或是工業(yè)設(shè)計(jì)，都被廣泛的使用。很多學(xué)生用這一軟件來輔助課程；也應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。3.1.2Simulink仿真技術(shù)概述1990年，軟件公司為提供了工具，，該工具，并于1992年改為Simulink。顧名思義，該系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能：。Simulink是一種可以對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)軟件。主要功能是實(shí)現(xiàn)仿真。建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、和混合系統(tǒng)）。，包括電子動(dòng)力系統(tǒng)、控制學(xué)系統(tǒng)等。Simulink的特性涵蓋以下幾個(gè)方面：(1)它是一種圖形化的仿真工具，提供了豐富的模塊庫(kù)，能夠幫助用戶快速地建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。支持線性、非變量和混合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(2)它提供仿真，也可以通行仿真。(3)允許用戶能夠自由擴(kuò)展仿真環(huán)境的功能，因?yàn)镾imulink且還可以采用、和代碼生塊庫(kù)，并擁有自己界面。(4)Simulink能與功能，所以接在Simulink下工作，當(dāng)然也可以融入仿真過程。表3-1Simulink具有的特點(diǎn)：序號(hào)特點(diǎn)123456783.2MATLAB/SIMULINK模塊庫(kù)3.2.1簡(jiǎn)介SimPowerSystems模塊庫(kù)(1)特點(diǎn)SimPowerSystems（電力系統(tǒng)）模塊庫(kù)是Simu1ink下面的一個(gè)專用的包含電氣網(wǎng)絡(luò)中常見元器件和設(shè)備的模塊集，它對(duì)電力系統(tǒng)模型的描述簡(jiǎn)易直觀。而且其自身模型能夠與其它的Simulink模塊連接，從而進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)分析。SimPowerSystems的誕生，為我們仿真分析。它具有以下：1)使用圖形來建模與仿真；2)含有模型模塊、單相模型等。3)利用強(qiáng)大的功能，可以得到電子系統(tǒng)的仿真結(jié)果；4)其模型離散化方法提供了快速和實(shí)時(shí)的仿真；5)提供各種分析表達(dá)式、計(jì)算穩(wěn)態(tài)解、潮流/電壓復(fù)、計(jì)算系統(tǒng)的潮流等；6)提供了擴(kuò)展的電氣系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊；7)提供了各個(gè)模塊，描述了許多模塊的具體使用方法。(2)組成電力系統(tǒng)Simulink模塊一塊使用，控制模型，連接通過與電力系統(tǒng)模塊庫(kù)提供的測(cè)量模塊實(shí)現(xiàn)。SimPowerSystems（電力系統(tǒng)）模塊（庫(kù)）擁有很多個(gè)模塊，分別位于類模塊庫(kù)中，如圖3-1所示。圖3-1SimPowerSystems（電力系統(tǒng)）模塊庫(kù)的基本模塊（庫(kù)）1)ElectricalSources模塊庫(kù)：如圖3-2所示，有交源、可控源、直壓源、還有三相電源。圖3-2ElectricalSources(電源)模塊庫(kù)匯集2)Elements模塊庫(kù)：如圖3-3所示，有RLC支路和負(fù)載、斷路器、線路參數(shù)模塊、RLC負(fù)載模塊、三相故障、三相變壓器（雙繞組和三繞組），接地模塊等。圖3-3Elements(電氣元件)模塊庫(kù)匯集3)Machines模塊庫(kù)：如圖3-4所示，有簡(jiǎn)化同步異步電機(jī)（標(biāo)幺制和國(guó)際單位制）、完整形式同步異步電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、以及電機(jī)測(cè)量單元等。圖3-4Machines(電機(jī))模塊庫(kù)匯集4)Measurements模塊庫(kù)：如圖3-5所示，有電阻流測(cè)量模塊、電模塊、三相測(cè)量模塊。圖3-5Measurements(電路測(cè)量)模塊庫(kù)匯集圖3-6PowerElectronics(電力電子器件)模塊庫(kù)匯集5)PowerElectronics模塊庫(kù)：如圖3-6所示，有細(xì)節(jié)的晶閘管、二極管、、理想開關(guān)、、模塊，模塊等。6)ExtraLibrary：這一子庫(kù)又包含許多模塊，后面用到再做具體講解。3.2.2常用模塊(庫(kù))的功能簡(jiǎn)介(1)SimplifiedSynchronousMachine(簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊)這一模塊忽略電感、勵(lì)磁和的漏感，僅僅只是理想電壓源串聯(lián)線路為同步電抗。電力系統(tǒng)模塊庫(kù)中提供了2種簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊：標(biāo)幺制單位下的簡(jiǎn)化同單位制下的模塊，如圖3-7所示。圖示模塊有2個(gè)輸入端子、1個(gè)輸出端子和3個(gè)電氣連接端子。其中輸入端子輸入電機(jī)的，可是固定值或是水輪機(jī)和的輸出。輸入端子為電機(jī)內(nèi)部的電壓，可是固定值，也可以節(jié)器的輸出端子(A，B，C)為端子(m)輸出一系列電信號(hào)，共由12成（見表3-1）。圖3-7簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊表3-1簡(jiǎn)化同步電機(jī)輸出信號(hào)輸出符號(hào)端口定義單位1~3iis_abc4~6Vvs_abc7~9Ee_abc10θThetam11ωwm12PePe圖3-8簡(jiǎn)化同步電機(jī)輸出信號(hào)分離接線圖3-9簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊參數(shù)對(duì)話框通過電機(jī)測(cè)量信號(hào)分離器模塊可將輸出端子m中的每一個(gè)信號(hào)分離開，如圖3-8所示。點(diǎn)擊簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊的參數(shù)對(duì)話框，如圖3-9所示。1)Connectiontype：定義電機(jī)的連接類型，分為3連接和4型連接（即中線可見）兩種。2)Nom.power,L-Lvolt,andfreq.：三相額定視在功率Pn(單位：VA)、額定線電壓有效值Vn(單位：V)、額定功率f3)Inertia,dampingfactorandpairsofpoles：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J(單位：kg·m2)或慣性時(shí)間常數(shù)H(單位：s)、阻尼系數(shù)Kd4)Internalimpedance：?jiǎn)蜗嚯娮鑂(單位：Ω或p.u.)和電感L(單位：H或p.u.)。R和L為，設(shè)置時(shí)允許R=0，但須L>0。5)Init.cond.：初始角速度偏移Δω(單位：%)，轉(zhuǎn)子初始角速度位移θe(單位：°)，線電流幅值ia、ib、(2)Three-PhaseTransformer模塊三相單相等效電路如圖3-10所示。圖3-10三相變壓器單相等效電路圖(a)雙繞組(b)三繞組同一鐵芯上。其中，R1、R2和R3為電阻，L1、L2和L3為，Rm和LmSimPowerSystems庫(kù)中提供了的三相變壓器模塊，有三饒組和雙繞組兩種，如圖3-11所示。圖3-11三相變壓器模塊雙繞組三相變壓器模塊，有以下幾種：1)連接：3個(gè)；2)連接：4個(gè)，繞組可見；3)連接：3個(gè)，模塊；4)連接：3個(gè)，Δ繞組°5)連接：3個(gè)，Δ繞組30°。而三繞組三相變壓器模塊實(shí)際上是由三個(gè)單相變壓器模塊根據(jù)不同的聯(lián)結(jié)組別連接而成的。不同的連接方式對(duì)應(yīng)不同的模塊，本論文建模仿真所用的雙繞組三相變壓器模塊為型連接。三繞組三相變壓器模塊則為飽和變壓器，如圖3-12所示。圖3-12飽和三繞組三相變壓器模塊圖3-13三繞組三相變壓器模塊參數(shù)對(duì)話框雙擊模塊，可話框，如圖3-13所示。1)Nominalpowerandfrequency；2)Winding1(ABC)connection；3)Windingparameters；4)Winding2(abc-2)connection；5)Windingparameters；6)Winding2(abc-3)connection；7)Saturablecore；8)MagnetizationresistanceRm；9)Saturationcharacteristic；10)Simulatehysteresis；11)Specifyintialfluxes：12)Measurements：對(duì)繞組電壓、繞組電流、磁通和磁化電流()、所有變量()。(3)Powergui模塊Powergui模塊，是一種讀者界面。在SimPowerSystems模塊庫(kù)中非常重要，通過Powergui模塊，可以連續(xù)系統(tǒng)仿真、，并實(shí)現(xiàn)以下功能：顯示穩(wěn)態(tài)值；改變態(tài)；進(jìn)行初始化設(shè)置；顯示圖；顯示分析結(jié)果；“”()時(shí)域面；生成報(bào)表，該報(bào)表模塊和電路狀態(tài)。并以保存；設(shè)計(jì)特性[]。提供的Powergui模塊在模塊庫(kù)中，如圖3-10所示。圖3-10Powergui(圖形接口界面)模塊圖3-11Powergui模塊Powergui模塊，則會(huì)如圖3-11所示。該窗口包括SimulationTypeAnalysisTools。1)仿真類型：仿真類型包括相量法仿真、離散系統(tǒng)仿真和連續(xù)系統(tǒng)仿真三種類型。2)分析工具：eq\o\ac(○,1)Steady-StateVoltagesandCurrents：顯示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)V、I。eq\o\ac(○,2)InitialStatesSetting：對(duì)仿真系統(tǒng)的初始電壓和電流進(jìn)行設(shè)置。eq\o\ac(○,3)：潮流標(biāo)簽設(shè)置、。eq\o\ac(○,4)UseLTIViewer。eq\o\ac(○,5)：如果，該窗口性圖。eq\o\ac(○,6)FTTAnalysis：利用Powergui模塊中的快速傅里葉分析工具，可對(duì)仿真系統(tǒng)中的有些變量進(jìn)行傅里葉分析。eq\o\ac(○,7)GenerateReport：產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)計(jì)算的報(bào)表。eq\o\ac(○,8)HysteresisDesignTool：對(duì)模塊設(shè)計(jì)。eq\o\ac(○,9)：通過結(jié)構(gòu)計(jì)算的參數(shù)。(4)斷路器模塊SimPowerSystems庫(kù)提供的模塊可仿真。斷路器合閘后等效于電阻值為Ron的電阻元件。Ron是很小的值，相對(duì)外電路可以不計(jì)及。斷路器斷開時(shí)，熄弧過程通過電流過零時(shí)斷開斷路器完成。開關(guān)的投切操作可以受外部或內(nèi)部信號(hào)的控制。外部方式控制時(shí)，斷路器模塊上出現(xiàn)一個(gè)輸，輸入為0或者1，其中0，1表；內(nèi)部控，切斷時(shí)間由模塊對(duì)話框中的參數(shù)指定。如果斷路器初始設(shè)置為1(投合)，SimPowerSystems庫(kù)自動(dòng)將線性電路中的所有狀態(tài)變量和斷路器模塊的電流進(jìn)行初始化狀態(tài)設(shè)置，這樣仿真開始時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。斷路器模塊包含Rs?Cs緩沖電路。如果斷路器模塊和純電感電路、電流源和空載電路串聯(lián)，則必須使用緩沖電路[]。斷路器模塊在庫(kù)中提供了單相斷路器和三相斷路器兩種，如圖3-12所示。圖3-12斷路器模塊圖3-13三相斷路器參數(shù)對(duì)話框雙擊模塊，可彈出參數(shù)框如圖3-13所示。1)Initialstatusofbreakers；2)SwitchingofPhaseA；3)SwitchingofPhaseB；4)SwitchingofPhaseC；5)Transitongtimes：采用內(nèi)部控制方式，則以控制開關(guān)動(dòng)作時(shí)間，采用不可見。6)Externalcontrolofswitchingtimes：選中則模塊上出現(xiàn)一個(gè)外部控制信號(hào)的輸入口，開關(guān)時(shí)間由0或1控制。7)BreakerresistanceRon：斷路器投合時(shí)內(nèi)部電阻，不能為0。8)SnubbercapacitanceRs：并聯(lián)的阻值，如果設(shè)為inf，將取消緩沖電阻。9)SnubbercapacitanceCs：并聯(lián)的容值，設(shè)為0時(shí)，將取消緩沖電容，設(shè)為inf，緩沖電路為純電阻性電路。10)Measurements：None；Branchvoltages；Branchcurrents；Branchvoltagesandcurrents。(5)三相故障模塊三相故障模塊是由三個(gè)獨(dú)立的斷路器組成的、能對(duì)進(jìn)行模擬的模塊。如圖3-14為SimPowerSystems庫(kù)提供的三相故障模塊，點(diǎn)擊該模塊可得到圖3-15的參數(shù)對(duì)話框。圖3-14三相故障模塊圖3-15三相故障模塊參數(shù)對(duì)話框1)PhaseAFault；2)PhaseBFault；3)PhaseCFault；4)FaultresistancesRon；5)GroundFault；6)GroundresistanceR；7)Externalcontroloffaulttiming；8)Transistionstatus；9)Transitiontimes；10)SnubbercapacitanceRs：并聯(lián)的電阻值，如果設(shè)為inf，將取消緩沖電阻。11)SnubbercapacitanceCs：并聯(lián)的緩沖電路中的電容值，設(shè)為0時(shí)，將取消緩沖電容，設(shè)為inf，緩沖電路為純電阻性電路。12)Measurements：None(無)；Branchvoltages；Branchcurrents；Branchvoltagesandcurrents。(6)線路模塊輸電線路的參數(shù)指線路的，這些參數(shù)都是均勻分布的。當(dāng)分析線路的波過程以及進(jìn)行更精確的分析時(shí)，通常使用線路的分布參數(shù)模塊SimPowerSystems庫(kù)中的分布參數(shù)線路模塊如圖3-16所示。圖3-16三相分布參數(shù)線路模塊圖3-17三相分布參數(shù)線路模塊對(duì)話框三相分布參數(shù)線路模塊的參數(shù)對(duì)話框如圖3-17所示，主要參數(shù)有：1)NumberofphasesN2)FrequencyusedforRLCspecification3)Resistanceperunitlength4)Inductanceperunitlength5)Capacitanceperunitlength6)Linelength7)Measurements由于導(dǎo)線和地之間的，R和L有極強(qiáng)的依頻特性，分布參數(shù)線路模塊也不能準(zhǔn)確地描述線路RLC參數(shù)的依頻特性，但和PI型等效電路模塊相比，分布參數(shù)線路可以很好地描述。(7)負(fù)荷模型電模型，其中靜態(tài)負(fù)荷功率與電壓和的關(guān)系，動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率隨時(shí)間的變化。為型，僅對(duì)靜態(tài)負(fù)荷模塊做介紹[]。庫(kù)中提供了四種靜態(tài)負(fù)荷負(fù)荷，三相串聯(lián)和并聯(lián)負(fù)荷，如圖3-18所示。圖3-18靜態(tài)負(fù)荷模塊單聯(lián)負(fù)荷線性負(fù)荷進(jìn)行模擬。在下，負(fù)荷阻抗功率與電壓的比。三相串聯(lián)和并聯(lián)負(fù)荷負(fù)荷進(jìn)行模擬。，負(fù)荷阻抗為固定值，負(fù)荷平方成正比。在三相串聯(lián)負(fù)荷模塊中，如表3-2所示。表3-2三相串聯(lián)RLC負(fù)荷模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)解釋Y(grounded)Y(floating)Y(neutral)Delta3.2.3可控串補(bǔ)(TCSC)裝置模型串聯(lián)(MOV)、尼阻抗，如圖3-19所示。圖3-19串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置阻尼回路成，在電容器組放電的時(shí)候，電抗器限制了放電，，電阻可以。其特點(diǎn)是特性比較好，對(duì)外界環(huán)境影響，但如果電流容量要求會(huì)變高。若出現(xiàn)過電壓，旁路會(huì)被擊穿，電流從流過，就能防止電容器組損壞；而阻尼回路是防止被燒壞。介于論文設(shè)計(jì)要求，采用可控串補(bǔ)方式來研究柔性交流輸電系統(tǒng)。其可控就在于調(diào)制電容器，進(jìn)行可控時(shí)，電容XC不超過XL的40%。由第二章可以分析。如果XC過高，結(jié)果就有兩種情況，其一是XC=XL，也就是等補(bǔ)償，X趨于無窮大，這種情況是不允許的；其二是XC>X3.3系統(tǒng)模型的建立3.3.1系統(tǒng)描述6臺(tái)350MVA(如下圖3-20所示)。圖3-20系統(tǒng)單相電路圖600km的輸電30000MVA的。735kV，由兩段300km，工頻為50Hz。300km的線路L1和L2進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償度為40%，裝設(shè)330Mvar，作為過電壓保護(hù)裝置，。補(bǔ)償設(shè)備接到母線B2路側(cè)，B2通過一個(gè)的飽和230kV側(cè)（中壓側(cè)）的250MW，變壓器接線方式為。3.3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打開系統(tǒng)，在中找到變壓器，三繞組故障模塊，分布償器，三相負(fù)載等。在，在子系統(tǒng)中找，根據(jù)課題要求把這些模塊圖如下圖3-21：圖3-21系統(tǒng)仿真圖發(fā)電機(jī)選用中和母線B2相連壓器。母線測(cè)量模塊，在Powergui中可以觀測(cè)到母線的電壓電流情況，從而進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，將其設(shè)為壓電流測(cè)幺值表示。從系統(tǒng)仿真圖可看出，故障發(fā)生在線路1的串補(bǔ)裝1個(gè)周期末發(fā)生a1兩側(cè)的斷路器，即將三相個(gè)周期后a相接地故障消失。點(diǎn)的子系統(tǒng)，打開子系統(tǒng)如圖3-22所示。圖3-22由。打開“容補(bǔ)償a相”子系統(tǒng)，如圖3-23所示圖3-22串聯(lián)電容補(bǔ)償”（SeriesComp.1）的子系統(tǒng)圖3-23“串聯(lián)電容補(bǔ)償a相”(SeriesComp.1/PhaseA)子系統(tǒng)首先話框，求出300kmXL：XL=2需補(bǔ)償?shù)腦C為0.4XLXC=0.4×88.0=35.2補(bǔ)償電容的CS為：CS=圖中的元件由中的“避雷器”模塊等效。用于防止。2.5倍時(shí)，將Vprot：Vprot=2.5×（其中，In，取值為2kA）為了保護(hù)，在上并聯(lián)隙，當(dāng)上時(shí)，間隙放電。聯(lián)的支路是用電流上觸發(fā)”子系統(tǒng)完成對(duì)放電間隙的控制，如圖3-24。該系統(tǒng)對(duì)中的計(jì)算，當(dāng)能量值大于到斷路器模塊中，，實(shí)現(xiàn)間隙放電。打開圖3-21系統(tǒng)仿真圖中的三相三繞組的參數(shù)對(duì)話框，注意表示為[0，0；0.0012，1.2；1.0，1.45]圖3-24仿真系統(tǒng)模型3.3.3初始狀態(tài)設(shè)置在進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置。點(diǎn)擊中模塊的“”按鍵，3-25所示。設(shè)置，電機(jī)輸出的1500MW，初始電壓為即。圖3-25“潮流計(jì)算和電機(jī)初始化”按鍵單擊Powergui模塊的“”按鍵，更新相量、線功率、機(jī)械功率、顯示在圖3-25的左側(cè)。退出模塊，打開，可以觀測(cè)到“machineinitialconditions”已經(jīng)被系統(tǒng)了，同時(shí)，和電機(jī)輸入端口相連的機(jī)械功率和為、。在模塊中仿真，真結(jié)束時(shí)間為(本論文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)帶有斷路器模塊，所以進(jìn)行仿真時(shí)需要采用如ode23tb/ode15s這樣的剛性積分算法，才可以加快仿真速度)。3.4本章小結(jié)本章對(duì)，由此可知仿真軟件的選擇是明智且仿真結(jié)果具有很好的說服力。其次對(duì)MATLAB/SIMULINK模塊庫(kù)做了詳細(xì)的講解，意在為后續(xù)的仿真模型搭建奠定好基礎(chǔ)，分別對(duì)建模所需的幾種常見的模塊做了概述。最后系統(tǒng)模型的建立，由系統(tǒng)的描述而做出設(shè)計(jì)，從先前介紹的模塊庫(kù)中選擇相應(yīng)的模塊，并對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)搭建好的模型進(jìn)行初始狀態(tài)設(shè)置。本章是為后續(xù)章節(jié)做的準(zhǔn)備工作，在實(shí)際應(yīng)用中也提供了很好的建模參考價(jià)值。

第四章帶有TCSC的柔性交流輸電系統(tǒng)仿真與分析4.1線路1故障時(shí)的暫態(tài)分析打開參數(shù)對(duì)話框，設(shè)置故障，0.01s后故障消失。。根據(jù)線路故障點(diǎn)相對(duì)于串補(bǔ)電容的位置，可以建立串補(bǔ)電容前故障和串補(bǔ)電容背后故障兩種模型。其故障簡(jiǎn)化模型如圖4-1所示。圖4-1故障模型4.1.1串補(bǔ)電容前故障仿真系統(tǒng)模型如圖4-2所示。圖4-2仿真系統(tǒng)(1)線路1發(fā)生單相接地故障（以a相接地為例）由理論分析，離散化仿真相比連續(xù)型仿真而言，能夠有效的縮短仿真運(yùn)行時(shí)間（即提高了仿真的運(yùn)行速度）。所以，接下來的仿真分析均采用離散化仿真方法。在模塊中選擇離散化仿真，結(jié)束時(shí)間為0.2s，。開始仿真，得到a相B1和B2上電流波形如圖4-3、圖4-4所示。a流波形如圖4-5所示。a隙上的電壓、上的電流和如圖4-6所示。圖4-3單相接地故障時(shí)母線B1上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-4單相接地故障時(shí)母線B2上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-5單相接地故障時(shí)的三相短路電流Iabc_Fault波形圖4-6單相接地故障時(shí)a相串聯(lián)補(bǔ)償裝置上的相關(guān)波形（a）Gap電壓(b)MOV的電流(c)MOV能量仿真開始時(shí)，，時(shí)，a障，最大故障電流，MOV每半（），使得MOV（）。當(dāng)t=0.0852s時(shí)，，斷路器CB1和CB2斷開，MOV中存儲(chǔ)的能量不再發(fā)生變。由于MOV30MJ的門檻閾值，因此放電間隙不動(dòng)作，上的電壓緩慢減小(a)，故障電流降到0，見圖4-5，串聯(lián)電容器中的殘余電荷0，串聯(lián)電容放電結(jié)束，）。由于ABC三相交流電頻率相同，電勢(shì)振幅相等，只是相位差互差120?，所以在仿真過程中，可以參照前面介紹的方法，只要將“三相故障模塊”參數(shù)對(duì)話框中分別選擇b相、c相接地故障即可。(2)線路1發(fā)生三相接地故障打開，設(shè)故障。再次進(jìn)行仿真，可得到三相B1、B2上三相；a相串補(bǔ)裝置。圖4-7三相接地故障時(shí)母線B1上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-8三相接地故障時(shí)母線B2上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-9三相接地故障時(shí)的三相短路電流Iabc_Fault波形圖4-10三相接地故障時(shí)a相串聯(lián)補(bǔ)償裝置上的相關(guān)波形（a）Gap電壓；(b)MOV的電流(c)MOV能量由圖可見，在MOV，能量在故障后330MJ的門檻閾值Gap被觸發(fā)，串聯(lián)電，電容器上0(見圖4-10(a))。B2上電壓降為0，，將故障與母線B2隔離，(見圖4-8(a))。4.1.2串補(bǔ)電容后故障仿真系統(tǒng)如圖4-11，即在4.1節(jié)建立的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將故障裝置移動(dòng)到了TCSC模型的后面。圖4-11系統(tǒng)仿真圖(1)線路1發(fā)生單相接地故障（以a相接地為例）對(duì)系統(tǒng)仿真，得到a和上的4-12、圖4-13所示。a4-14所示。a相串的電壓、上的電流和4-15所示。圖4-12單相接地故障時(shí)母線B1上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-13單相接地故障時(shí)母線B2上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-14單相接地故障時(shí)的三相短路電流Iabc_Fault波形圖4-15a相接地故障時(shí)a相串聯(lián)補(bǔ)償裝置上的相關(guān)波形（a）Gap電壓；(b)MOV的電流；(c)MOV能量同樣，仿真開始時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，三相的波形都比較正常，可是當(dāng)t=0.0167s時(shí)，即發(fā)生單相接地故障時(shí)，B2母線上a相電壓立刻變?yōu)?（如圖4-13所示），故障電流也達(dá)到了10kA，（如圖4-14所示），周期內(nèi)只導(dǎo)通了一次由圖4-15(c)所示，從而使得（見圖4-15（c）），當(dāng)線路上，中存儲(chǔ)的能量不再發(fā)生變換，卻僅僅只有1.3MJ，這和可控串補(bǔ)前故障相比減小了許多，與之不同的是，雖然MOV中存儲(chǔ)的能量也未達(dá)到放電間隙動(dòng)作的閾值30MJ,但是的上的電壓在緩緩的增大見，故障電流降為0時(shí)，其電壓在220V。（圖4-15（a））(2)線路1發(fā)生三相接地故障打開，，可得到三相接地故障時(shí)母線B1、B2；a相串補(bǔ)裝置4-16-圖4-19所示。圖4-16三相接地故障時(shí)母線B1上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-17三相接地故障時(shí)母線B2上的三相電壓Vabc和電流Iabc波形圖4-18三相接地故障時(shí)的三相短路電流Iabc_Fault波形圖4-19三相接地故障時(shí)a相串聯(lián)補(bǔ)償裝置上的相關(guān)波形（a）Gap電壓；(b)MOV的電流(c)MOV能量由圖可知，系統(tǒng)發(fā)生三相接地故障，中的存儲(chǔ)的能量較單相故障有所提升，有3.6MJ，可見能量存儲(chǔ)速度有了明顯提高，見圖4-19（c）。由圖4-19可知，串補(bǔ)裝置后故障發(fā)生三相短路接地時(shí)由于能量未達(dá)到門檻閾值30MJ，所以就沒有觸發(fā)放電間隙Gap動(dòng)作。直到繼電保護(hù)器動(dòng)作后，斷路器CB1、CB2斷開，中儲(chǔ)存的能量也就不發(fā)生改變，其電壓也隨之在220kV附近波動(dòng)，此時(shí)，故障電流減小到0，母線B2。4.2頻率分析當(dāng)輸，，在一定的條件，它將增強(qiáng)。這種現(xiàn)象。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組時(shí)，。由系統(tǒng)阻抗電壓使得變壓器飽和。因此，本課題特性展開。4.2.1系統(tǒng)模型首先修改系統(tǒng)圖，將4.1“”(Simplified，用“”(Three-PhaseSource)替代。打開“三相，將“三相電源模塊”阻抗參數(shù)相同，如圖4-20所示。從子庫(kù)中復(fù)制“”模塊到本模型文件B2的a相和b相線路上，B2的a相和b相的阻抗之和。，將“增益參數(shù)”改為0.5，（見圖4-21）。圖4-20等效三相電源參數(shù)設(shè)置圖4-21阻抗測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置由此可以得出最終系統(tǒng)圖（見圖4-22）。圖4-22頻率分析系統(tǒng)仿真圖4.2.2阻抗依頻特性分析打開Powergui模塊的“I(阻抗依頻特性”窗口，設(shè)置頻率范圍為，縱坐標(biāo)“(更新)”4-23所示。圖4-23阻抗依頻特性從圖4-23可以看出，，分別在頻率其中8Hz，141Hz和346Hz是由600km分布參?？梢姵邏捍瓮街C振問題。圖4-24頻率為50Hz處的阻抗值利用圖4-23B2的短路容量的計(jì)算。將圖4-23在50Hz50Hz處的阻抗值R為52（見圖4-24），因此三相短路容量P為P=7352524.3母線B2故障時(shí)的暫態(tài)分析4.3.1仿真系統(tǒng)能力。因此修改系統(tǒng)圖，并對(duì)母線B2。將三相故障模塊接到B2上，打開三相故障模塊，按圖4-25修改參數(shù)，這樣在t?=?2/60s。CB1和CB2的參數(shù)對(duì)話框，按圖4-26、4-27作的復(fù)選框都取消，。這樣，斷路器保持初始的合閘狀態(tài)不再動(dòng)作，。圖4-25母線B2三相接地故障模塊設(shè)置圖4-26母線B2故障時(shí)斷路器CB1的設(shè)置圖4-27母線B2故障時(shí)斷