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《新型输电系统》 课程作业 题 目: TCSC在系统故障时对负载电压和功率的影响 姓 名: 学 号： 学 院: 专 业: 任课教师： 2014年6月  摘要 柔性交流输电系统(FACTS)已经成为各国电力界研究的热点，可控串联电容补偿(TCSC)是FACTS家族中的重要成员，研究TCSC对电力系统的作用是很有必要的。本次仿真利用Matlab/Simulink建立三相电力系统模型，并接入TCSC模块。在Simulink环境下，对三相电力系统进行暂态仿真，设置系统发生各种短路故障，并将含有TCSC和不含TCSC时的负载电压和功率波形进行比较，得出 TCSC能够增强系统稳定性的结论。 仿真结果表明，TCSC具有潮流控制、阻尼线路功率振荡、提高电力系统暂 态稳定等多种功能。 关键词：TCSC；柔性交流输电系统；短路故障；稳定性1 TCSC的工作原理 Thyristor Controlled Series Compensation 晶闸管控制串联电容器补偿技术，是可控串联补偿技术的实现方案之一，也是最为成熟和使用最广的可控串联补偿实现方案。TCSC能成为迄今为止最有吸引力的FACTS控制器的一个重要原因在于：TCSC有着非常简单的主电路结构，可以直接串接于输电线路中而无需高压变压器设备TCSC主电路图如所示： 图 1 TCSC主电路图 TCSC主要由以下几个部分组成：串联电容器C、反向并联的晶闸管模块、晶闸管控制电抗器L、氧化锌避雷器和保护用旁路断路器。 TCSC静态特性与具有可变电抗的并联LC电路相似。当,即时，线路电流与电容电流同相位，滞后线路电流，并联阻抗呈容性。电容电流由两部分组成，一是线路电流，一是分路电流。因此在电容两端产生的电压，要比只有线路电流流过电容时的电压高。分路电流越大，电容电压也越高，也就是说并联后的等效容抗变大了。但当时，线路电流与分路电流同相位，领先于线路电流90°，并联阻抗呈感性。如果在分路电抗中串联一个晶闸管开关，对电抗进行相控，当改变晶闸管的触发角时，就可改变分路电抗的电流，也就等于改变并联阻抗的大小与性质。因此只要对晶闸管导通角进行精确控制，就可以对TCSC的等值电抗快速、连续、平滑地调节，从而为系统提供可控串联补偿。 （1）单相TCSC模型的建立 Matlab/Simulink中没有提供TCSC的模型，但可以使用元器件搭建TCSC模块，并封装成子系统。TCSC 子系统中包含一个串联接入系统的固定电容器和一个与之并联的晶闸管控制的电感支路，模型如图2-1所示： 图 2-1 单相TCSC模型 其中反向并联晶闸管子系统的结构如图2-2所示， 图 2-2 反向并联晶闸管模型 系统中的输入端g1和g2，分别为晶闸管的门极触发信号，通过控制门极触发信号可以达到控制晶闸管触发角的目的。 TCSC模块的参数设置如下：，,晶闸管电阻为，导通电压。 三相TCSC模型的建立 三相TCSC由三个并列的单相TCSC组成，并在每相TCSC的电容器的正极引出一个输出端VC+，作为6脉冲同步发生器的输入信号，三相TCSC如图2-3所示。 图 2-3 三相TCSC模型 三相TCSC触发器模型的建立 TCSC等效阻抗的改变就是通过改变晶闸管的触发角实现的，本文将TCSC的电容两端电压作为触发同步信号。模型仿真的是三相电力系统，每相均串联接入一个TCSC模块，每个TCSC模块均接有一对反并联晶闸管，系统中有6个晶闸管，需要六个脉冲触发器。Matlab/Simulink中的附加模块库（Extra Library）中有6脉冲同步发生器（Synchronized 6-Pulse Generator），可以作为三相TCSC的触发器，其输入端AB、BC、CA的输入量为三相线电压，alpha-deg的输入量为触发角（单位为度），Block的输入端为阻断接口，其值为0时为触发，非0时为阻断；输出端共包含6个脉冲，每个脉冲相差。脉冲发生器的输出脉冲分别用来控制6个晶闸管导通，TCSC晶闸管的导通顺序如图2-4所示。 图2-4 TCSC晶闸管的导通顺序 触发器模型如图2-5所示，输出端接上一个信号分解装置Demux，把包含6个触发脉冲的信号分解为6个信号，并按顺序接到各晶闸管的门极上，TCSC与脉冲触发器连接电路如图2-6所示。 图 2-5 晶闸管脉冲发生器模型 2-6 三相TCSC和触发电路模型 3三相电力系统模型的建立 实际的电力系统都是三相电路，各种元件都是三相元件，Matlab/Simulink中提供了典型电力系统必须的三相元件。利用单相元件和基本三相元件模型可以组合成三相电力系统的模型。 三相电源模型 在该三相电力系统中三相电源模型由三个相位差的单相电压源组成，电源内阻为,;电压源电