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针对双馈风电场经长距离输电线路并网并配置串联补偿装置场景下的次同步振荡问题,提出基于VSG(虚拟同步发电机)-TCSC(可控串联补偿器)的次同步振荡抑制策略.首先,构建含TCSC的双馈风电场控制结构及系统模型;其次,建立系统小信号模型,运用根轨迹法从机理上分析VSG控制对次同步振荡的抑制作用及对系统稳定性的影响;最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统时域仿真模型进行验证.仿真结果表明:与传统附加阻尼控制相比,VSG控制对系统结构性变化具有更强的适应性;在极端暂态工况下,该策略能有效维持系统稳定,表现出更优的阻尼性能,验证了其在应对严重系统冲击方面的优越性.
双馈风电场次同步振荡可控串联补偿装置虚拟同步控制小信号稳定分析
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为应对以价格为信号执行电能调度所产生的输电阻塞现象,降低因阻塞而升高的发电成本和用电成本,提出一种需求响应和晶闸管控制串联电容器(TCSC)的协同优化策略.构建考虑负荷服务实体与系统运营商利益需求的双层非线性模型,上层以降低用电成本为目的,确定需求响应方案,下层确定机组出力、TCSC工作参数以及各节点边际电价;提出比例积分微分搜索算法(PSA)结合卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件的PSA-KKT求解方法,通过该方法降低模型非线性度,通过大M法将问题模型转化为混合整数线性模型,并采用CPLEX进行求解.IEEE 24节点系统的仿真结果表明,该策略可有效缓解输电阻塞并降低用电和发电成本,PSA-KKT方法比传统方法具有更快的收敛速度和更精确的计算结果.
输电阻塞双层非线性模型需求响应晶闸管控制串联电容器协同优化策略PSA-KKT
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以某县域110 kV 输电系统为例,通过引入基于分段导通原理的调节策略,分析了 TCSC 在电压稳定与功率振荡抑制方面的控制机制,并提出了分段触发控制逻辑及模糊 PID 优化算法.研究结果表明,该策略可将系统响应时间缩短至15 ms以内,末端电压偏差控制在±3.5％以内,传输效率提升14.6％,有效增强了小规模电网的运行稳定性与灵活性.
可控串联补偿分段导通动态调节
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为解决大规模交直流混联电网中输电断面的输电能力瓶颈问题,消纳送端更多的新能源出力,可通过在系统中合理配置可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)和静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM).基于此,考虑新能源出力的不确定性,以最小化年等值投资成本、最大化断面输电能力和新能源消纳容量作为优化目标,建立了大规模交直流混联电网中TCSC和STATCOM的多目标鲁棒优化配置模型.首先,采用凸松弛技术将原混合整数非线性规划模型转化为混合整数二阶锥约束规划模型,以提高模型求解的计算效率和所获得优化解的质量.然后,采用规格化法平面约束法将多目标鲁棒优化模型转化为一系列单目标鲁棒优化模型,再采用列与约束生成算法将单目标模型分解为主问题和子问题交替迭代求解,以得到在新能源场站最大可获得出力不确定波动的最恶劣情况下多目标优化模型的一系列Pareto最优解集,并采用熵权法确定出多目标折中最优解.最后,以修改的 IEEE39 节点系统和某实际大规模交直流电网为例进行计算,结果验证了所提模型和算法的有效性.
柔性交流输电系统交直流混联电网多目标鲁棒优化凸松弛
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晶闸管控制的串联电容器(TCSC)等柔性交流输电可控器件在现代电网中的使用持续深化,给传统的应用直接法进行电力系统暂态稳定理论分析研究带来了新的课题.本文论述了串联有TCSC的电力系统及其对应能量函数的构建,综合对比了TCSC功率控制恒定、忽略TCSC控制器动态和考虑TCSC控制器动态的三种设定情况.在此基础上,采用PEBS法运算出电力系统故障的临界切除时间,借助一套双机系统的时域仿真结果,比对验证了能量函数的可靠性.运算结果显示,对于三种设定情况,直接法可以用于分析串有TCSC的电力系统暂态稳定问题.
TCSC能量函数直接法暂态稳定
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随着新型电力系统建设加速,晶闸管控制串联补偿装置(TCSC)作为柔性交流输电系统(FACTS)关键设备,可通过电力电子技术调节输电线路阻抗,提升输电能力、阻尼功率振荡并增强暂态稳定性,但其抽象原理与系统作用在教学中难被学生深入理解.为此,本文结合Matlab/Simulink平台,构建含TCSC的三相电力系统模型,设计不同故障条件及负荷波动工况下的仿真实验,引导学生通过仿真结果理解TCSC动态响应特性及对系统稳定性的改善效果.
TCSC柔性交流输电暂态稳定性电压调节MATLAB仿真
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双馈风电机组(DFIG)经串联电容补偿线路并网可能会引发次同步振荡,为了抑制风电并网次同步振荡,采用静止无功补偿器(SVC)和可控硅控制串联补偿器(TCSC)进行联合补偿,设计了基于粒子群优化的控制器来抑制次同步振荡.在Matlab/Simulink中搭建了风电并网模型,通过仿真验证了SVC与TCSC对风电场次同步振荡的抑制能力.结果表明,采用SVC与TCSC协调控制的系统在不同风速和串补度的情况下,可以有效的抑制风电并网的次同步振荡,改善系统的电气阻尼,提升风力发电系统的稳定性.
静止无功补偿器可控串联补偿器次同步振荡粒子群优化
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[会议论文]
,2025 - International Conference on Recent Advances in Electrical,Electronics,Ubiquitous Communication,and Computational Intelligence
The integration of renewable energy sources into power systems represents challenges such as voltage instability and power losses. The challenges arise due to incorrect placement of renewable energy sources and FACT devices. This study optimizes the placement of Solar PV, STATCOM, and TCSC in an IEEE 5-bus system using the Newton-Raphson Load Flow (NRLF) method in MI Power software. The results show that placing a 12 MW Solar PV at Bus 5, a 100 MVAR STATCOM at Bus 2, and a TCSC between Buses 2 and 5 minimizes power losses by 14.623% while improving voltage stability. These finding highlight the effectiveness of strategic FACTS device placement in enhancing power system efficiency.
ThyristorsRenewable energy sourcesVoltagePower system stabilityPropagation lossesAutomatic voltage controlStability analysisSoftwarePower capacitorsLoad flow
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面向"碳达峰、碳中和"目标,发展半波长输电技术可为构建以新能源为主体的新型电力系统提供能源保障.半波长技术因其输电距离远、经济性好等独特优势,在"西电东送"能源战略中有较好的应用前景.针对输电线路自然长度不足工频半波长现象以及固定调谐的不足,文章提出一种变阻抗型可控调谐方法,基于可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)阻抗控制策略构造可微调的调谐电感,基于电容三级投切策略构造可分级的调谐电容.对可控调谐可行性、故障过电压特征以及串补过压抑制进行仿真分析.结果表明,可控调谐能够消除电气长度误差,使线路保持半波长特性,线路补偿效果与可控调谐长度相关.
半波长线路变阻抗调谐故障过压特性新型电力系统碳中和
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为提高系统运行稳定性,高补偿度串补装置广泛投入使用,但线路故障后潜供电流存在高幅值的低频分量,潜供电弧难以自熄.针对此问题,基于交直流混联输电线路,研究了不同布置方式下串补度对潜供电流与恢复电压幅值影响,提出了一种固定串补(fixed series compensation,FSC)和可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)混合复用抑制潜供电弧的方法.此外,为满足线路对高补偿度的需求,设计FSC和TCSC混合复用串补度最佳配置方案.结果表明,交直流混联线路采用串补度40％的双平台分散布置方式,潜供电流与恢复电压幅值达到最小,燃弧时间最短.高补偿度串补线路TCSC采用串补度10％、20％的配置方案更利于熄弧,提高重合闸成功率.
交直流混联输电线路FSC和TCSC混合复用潜供电弧串补度配置方案设计
