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TCSC在无功补偿中的应用研究

作 者: 赵杰
导 师: 戴文进
学 校: 南昌大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: TCSC 无功补偿 阻抗控制 电力系统 非线性
分类号: TM761
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


我国是一个幅员辽阔的国家,但是能源分布严重不均衡,电能作为现今应用相对普遍一种能源,具有清洁、高效等特性,但是电能自身的特点,给输送带来了极大的考验,最高效率的输送电能到用户是一个很重要的问题。柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成之一可控串联补偿(TCSC全称Thyristor Controlled Series Compensation)电容器能平滑且快速的调节串联在输电线路里的电容电抗的有效值,改善电力系统的传输能力,提高系统暂态稳定性、灵活控制电力系统中的潮流。因其具有潜在的性能效益和经济效益,各国FACTS实践中都选为实用化装置本文提出了含晶闸管可控串联补偿器(TCSC)的无功补偿的数学模型。在此无功补偿模型中,除了考虑变压器变比、补偿电容、发电机端电压之外,控制变量采用TCSC的输出变量。含TCSC装置的电力系统无功补偿是一个比较复杂的非线性优问题。传统的数学解析算法收敛速度快、理论严密,但是要求严格无功补偿问题的微分性质,时常总是不能收敛到全局最优解,现代人工智能算法能对原问题进行直接的搜索求解,具有相当良好的自适应性,并且能以比较大概率收敛到全局的最优解。本文深入研究了含TCSC装置的无功补偿装置求解方法进,详细介绍了电力系统中无功补偿问题研究的现状和发展历程,分析了应用于无功补偿问题求解的非线性PID控制方法。本论文综述了TCSC装置的物理模型的研究现状及可控串补装置的工程应用情况,阐述了课题的研究背景及TCSC装置的基本运行原理,讨论了TCSC物理模型的工作特性和阻抗调节特性。以此TCSC物理模型研究为主要目标,在TCSC物理模型整体方案和参数设计、仿真和实验等三个主要方面进行了比较细致的工作。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 课题的意义  8-9
  1.2 无功补偿的基本内容和意义  9-11
    1.2.1 无功补偿的基本内容  9
    1.2.2 无功补偿的作用  9-10
    1.2.3 无功补偿的意义  10
    1.2.4 无功补偿的现状  10-11
  1.3 FACTS技术  11-16
    1.3.1 FACTS的概念  11-12
    1.3.2 FACTS的分类  12-14
    1.3.3 FACTS的作用和意义  14-15
    1.3.4 国内外发展状况  15-16
  1.4 本论文要做的主要工作  16-17
第二章 可控串补模型研究  17-34
  2.1 理想的TCSC模型  17
  2.2 实际TCSC物理模型  17-18
  2.3 TCSC的结构  18-19
  2.4 TCSC的基本工作模式  19-21
  2.5 TCSC阻抗特性  21-23
    2.5 1理想基波阻抗  21
    2.5.2 稳态阻抗特性  21-23
  2.6 TCSC控制策略振述  23-28
    2.6.1 TCSC的分层控制系统及上层控制策略  23-25
    2.6.2 中层控制系统  25-28
  2.7 TCSC工作特性  28-34
    2.7.1 单模块的TCSC  28-32
    2.7.2 多模块TCSC  32-34
第三章 TCSC的运行特性和模型特性  34-52
  3.1 TCSC工作原理  34-37
  3.2 TCSC谐波特性  37-39
  3.3 TCSC的损耗  39-40
  3.4 TCSC的响应特性  40-41
  3.5 TCSC的模拟  41-47
    3.5.1 可变电抗模型  41-45
    3.5.2 高级暂态稳定分析模型  45-46
    3.5.3 离散和相量模型  46
    3.5.4 用于次同步谐振(SSR)分析的模拟方法  46-47
  3.6 TCSC的稳态分析  47-52
第四章 TCSC的非线性PID控制和仿真  52-62
  4.1 非线性PID控制的基本原理  52
  4.2 非线性PID控制器的结构  52-54
  4.3 TCSC系统非线性控制器  54
  4.4 TCSC基本原理和数学模型  54-56
  4.5 MATLAB仿真  56-59
    4.5.1 发电机的仿真模型  56
    4.5.2 变压器和传输线路  56
    4.5.3 单机无穷大系统模型  56-59
  4.6 仿真过程  59-62
第五章 结论与展望  62-63
  5.1 全文总结  62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读学位期间的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整
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