SSSC抑制次同步谐振的混合串联补偿方案.pdf资源-CSDN文库

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基于 SSSC 的能够抑制次同步谐振的混合串联补偿方案

IEEE 学生成员 Dipendra Rai，IEEE 高级成员 Sherif O.Frieded，IEEE 高级成员

G.Ramakrishna 和 IEEE 高级成员 Abdel-Aty（Aty）Edris

摘要—最近提出的相位不平衡串联电容补偿概念已被证明可以有效地增强电力

系统的动态性能，因为它具有抑制电力摆幅和次同步谐振的潜力。在本文中，使

用基于静止同步串联补偿器（SSSC）的混合串联电容补偿方案，研究了用于抑制

次同步谐振振荡的串联电容补偿概念。在此方案中，通过使用与固定电容器串联

的单相 SSSC 来创建一个相的串联电容补偿，而通过固定串联电容器（C）补偿其

他两个相。通过使用电磁暂态程序–RV 程序的时域仿真分析，在 IEEE 第一个和

第二个基准模型上对所提出方案的有效性和有效性进行了评估，以进行亚同步谐

振的计算机仿真。

关键词：柔性交流传输系统（FACTS）控制器，相位不平衡，串联补偿，静止同

步串联补偿器（SSSC），次同步谐振抑制，电压源转换器。

一．介绍

串联电容补偿是增加传输容量和改善传输电网暂态稳定性的一种非常经济的方

式。但是，广泛的串联电容补偿的阻碍因素之一是次同步谐振（SSR）带来的的

潜在风险，在这种情况下，与发电机轴系统以不断增长的方式交换电能，可能会

损坏涡轮发电机轴系统[1]。因此，缓解 SSR 将持续是旨在研究制定有效的 SSR

对策的研究课题。

灵活的交流输电系统（FACTS）技术为控制输电网和增加输电容量提供了崭新的

方法[3]–[5]。FACTS 控制器对控制有功和无功功率具有灵活性，此外，它还可

以提供一个出色的工具来改善电力系统的动态性能。几项研究已经探究了使用此

功能来减轻串联电容补偿传输电网的 SSR 的潜力[6]–[13]。已经实现或研究了

晶闸管控制的串联电容器（TCSC），静态同步补偿器（STATCOM）和静态同步串联

补偿器（SSSC）在其平衡工作模式下的阻尼 SSR 的方法。

图 1.混合串联补偿方案的示意图

最近提出的相位不平衡串联电容补偿概念已被证明可有效地增强电力系统的动

态性能，因为它具有抑制功率摆幅和次同步谐振的潜力[14]，[15]。图 1 显示了

两种方案，用于相位不平衡的串联电容补偿。它们是“混合”串联补偿方案，其

中一相的串联电容补偿是通过使用单相 TCSC（方案 I）或单相 SSSC（方案 II）

与固定电容器串联来搭建的，而另两相由固定串联电容器（C）补偿。最初设置

了 TCSC 和 SSSC 的控制，以使其在工频上的等效补偿与固定电容器相结合，所产

生的补偿等于其他两个相位。因此，在工频下保持相位平衡，而在任何其他频率

下，都会产生相位不平衡。为了进一步增强功率振荡阻尼，TCSC 和 SSSC 配备了

辅助控制器。方案 II 的相位不平衡可以用以下方法解释：

（1）在工频下，图 1 中的母线 X 和 Y 在 a，b 和 c 相之间的串联电抗由下式给

出：

-jXsssco 是工频下 SSSC 的电容电抗有效值，所以 Xa=Xb=Xc

（2）在其他频率下，f

𝑒

由于频率差异，（2）和（ 3）中的第一项是不同的。（3）中的第三项表示由于 SSSC

辅助控制器的作用而引起的 SSSC 有效电容电抗的变化。

与已经使用/提议用于功率摆幅和次同步谐振振荡阻尼的完整三相 TCSC 或 SSSC

相比，这些提出的方案在经济上具有吸引力。此外，将晶闸管阀和 VSC 的数量

减少到三分之一也将对设备的可靠性产生积极的影响。

[14]和[15]报道了方案 I 在阻尼功率摆幅和次同步谐振中的有效性。本文在介

绍方案 II 时对这两个参考文献进行了补充，并评估了其在阻尼次同步谐振方面

的有效性。使用 EMTP-RV 在基准网络上进行了时域仿真。

二．在 EMTP-RV 中单相 SSSC 的实现

本节介绍 SSSC 的实现和控制。图 2 显示了 SSSC 控制器的框图。 SSSC 阻抗和参

考值之间的差在比例积分（PI）控制器中处理。 PI 控制器的输出充当 PWM 转换

器的调制指标。X

𝑟𝑒𝑓

的正值用于电容补偿，而负值用于电感补偿。本文仅考虑 SSSC

的电容性操作。U

𝑠

是阻尼 SSR 的补充信号。

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