国内可控串联典型工程应用介绍中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司汤海雁汤海雁 2008.11.142008.11.14主要内容主要内容一、一、 天广天广500kV可控串补工程可控串补工程二、二、 碧成碧成220kV可控串补工程可控串补工程三、三、 伊冯伊冯500kV可控串补工程可控串补工程一、天广一、天广500kV可控串补工程可控串补工程平果可控串补平果可控串补可控串补固定串补地理接线图地理接线图天广可控串补工程天广可控串补工程主要作用：主要作用：提高向广东电网的输电能力提高向广东电网的输电能力1624万千瓦；万千瓦；防止防止N1时线路过载；时线路过载；抑制低频振荡。抑制低频振荡。主要技术参数：主要技术参数：采用采用35常规串补和常规串补和5可控串补；可控串补；常常 规规 串串 补补 容容 量量 2350Mvar， 可可 控控 串串 补补 容容 量量250Mvar；MOV容量推荐值容量推荐值30MJ。二、碧成二、碧成220kV可控串补工程可控串补工程碧成可控串补工程碧成可控串补工程碧成碧成220kV可控串补工程可控串补工程成碧可控串补工程背景成碧可控串补工程背景甘甘肃肃陇陇南南地地区区电电网网主主要要以以成成县县220kV变变电电站站和和碧碧口口水水电电厂厂为为中中心心的的110kV辐辐射射型型供供电电网网络络组组成成，220kV碧碧成成线的稳定极限线的稳定极限160MW ；2004年年投投运运120km成成县县天天水水330kV线线路路后后，碧碧-成成-天输电系统只能送电天输电系统只能送电240MW；按规划按规划2005年碧口地区最大送电电力为年碧口地区最大送电电力为360MW。成碧可控串补工程背景成碧可控串补工程背景主要作用：主要作用：50%可可控控串串补补，提提高高100MW以以上上，线线路路暂暂态态稳稳定极限提高定极限提高33；抑制低频振荡；抑制低频振荡；改善碧口地区电压质量。改善碧口地区电压质量。主要技术参数：主要技术参数：碧口碧口-成县线路长度成县线路长度142km，额定电流，额定电流1.1kA；50可控串补，可控串补，补偿度补偿度50%125% ；电容器容量电容器容量96Mvar/三相；三相；MOV容量容量 (MJ/相相) 10MJ。1. PSS投入、串补退出条件下，单相点跳碧成线成县侧开关 抑制低频振荡试验抑制低频振荡试验2. 在PSS投入，TCSC1.1方式下,单相点跳碧成线成县侧开关 抑制低频振荡试验抑制低频振荡试验甘肃碧成甘肃碧成220kV可控串补工程整体图可控串补工程整体图三、三、 伊冯伊冯500kV串联补偿工程串联补偿工程伊冯伊冯500kV可控串补系统结构图可控串补系统结构图伊冯可控串补工程伊冯可控串补工程伊伊敏敏电电厂厂2200MW通通过过伊伊冯冯双双回回线线送送出出，现现有有系系统统条条件件不能满足电力送出，需要考虑新的措施；不能满足电力送出，需要考虑新的措施；2010年年左左右右，伊伊敏敏电电厂厂总总装装机机容容量量将将达达5800MW，东东北北电电网网将将建建成成呼呼辽辽、容容量量3000MW的的500kV直直流流输输电电线线路路，呼呼盟盟交交直直流流并并列列输输电电系系统统；届届时时伊伊冯冯线线需需要要送送出出2500MW功率。功率。 在在冯冯屯屯侧侧安安装装串串补补装装置置，能能使使伊伊冯冯双双线线极极限限输输送送能能力力达达到到2000MW，能能够够满满足足近近期期、远远期期伊伊敏敏机机组组满满发发时时的的电电力送出需求。力送出需求。伊冯可控串补工程背景伊冯可控串补工程特点伊冯可控串补工程特点交交直直流流系系统统混混联联系系统统运运行行方方式式，需需要要适适应应复复杂杂运运行行工工况；况；串串补补装装置置位位于于伊伊敏敏电电厂厂向向东东北北电电网网输输电电的的通通道道，需需要要避免避免SSR风险；风险；装置运行环境恶劣，高寒地区覆冰情况严重；装置运行环境恶劣，高寒地区覆冰情况严重；世界上可控串补容量最大。世界上可控串补容量最大。主要作用：主要作用：提提高高伊伊冯冯线线路路断断面面的的输输电电能能力力，该该串串补补工工程程可可提提高输送能力高输送能力600MW；显著提高系统暂态稳定水平和阻尼振荡能力；显著提高系统暂态稳定水平和阻尼振荡能力；可有效避免次同步谐振。可有效避免次同步谐振。伊冯伊冯500kV串补工程串补工程主要技术参数：主要技术参数：可控串补总容量达可控串补总容量达2326.6Mvar；固定串补总容量达固定串补总容量达2544.3Mvar；每每回回线线路路总总补补偿偿度度45%，可可控控串串补补度度15%，固固定定串串补度补度30%；伊敏冯屯线路长度伊敏冯屯线路长度378km，线路额定电流，线路额定电流2.33kA。伊冯伊冯500kV串补工程串补工程串补、可控串补补偿度、主接线和参数的确定；串补、可控串补补偿度、主接线和参数的确定；提高暂稳为主要目标的控制策略；提高暂稳为主要目标的控制策略；提高暂稳、阻尼低频振荡和次同步谐振控制的综合；提高暂稳、阻尼低频振荡和次同步谐振控制的综合；结合实际电力系统的研究。结合实际电力系统的研究。伊冯伊冯500kV串补工程的系统研究串补工程的系统研究TCSC控制器功能分层框图控制器功能分层框图 上层控制上层控制: 主主要要任任务务是是根根据据系系统统要要求求选选择择不不同同的的控控制制模模式式(如如潮潮流流控控制制、暂暂态态稳稳定定控控制制等等)，并并根根据据与与该该模模式式相相关关的的控制策略。控制策略。控制策略研究控制策略研究 经对电力系统进行分析，分别以直流单极闭锁故障、交流伊冯线发生单永或单瞬故障作为主要方式，并考虑伊冯线发生三相故障、安全稳定特殊要求、跳伊冯线、单相重合闸、合空线等方式，提出电力系统对串补的要求及串补应考虑的上层控制策略，并以此作为中层控制策略分析的基础。 中层控制中层控制: 主主要要任任务务是是根根据据系系统统控控制制要要求求的的命命令令阻阻抗抗，制制定定相相关关的的控控制制策策略略，使使可可控控串串补补的的输输出出阻阻抗抗迅速准确的跟踪命令阻抗。迅速准确的跟踪命令阻抗。控制策略研究控制策略研究TCSC中层控制策略框图TCSC中中层层控控制制策策略略 底层控制底层控制: 主主要要任任务务是是实实现现对对晶晶闸闸管管阀阀的的触触发发控控制制，使使可可控控串串补补装装置置的的输输出出阻阻抗抗达达到到中中层层控控制制的的要要求求。底底层层控控制制通通过过逻逻辑辑编编程程和和底底层层控控制制子子程序实现。程序实现。可控串补的底层控制可控串补的底层控制固定串补补偿度的安全范围固定串补补偿度的安全范围 全面分析系统各种运行方式。全面分析系统各种运行方式。可控串补抑制次同步谐振的分析可控串补抑制次同步谐振的分析 全面分析系统各种运行方式；全面分析系统各种运行方式； 考虑采用控制策略提高考虑采用控制策略提高TCSC抑制次同步谐振的能力。抑制次同步谐振的能力。次同步谐振伊冯可控串补与系统控制协调研究 伊冯可控串补与系统控制协调研究可控串补工作能力的基本设计，包括各种工况下可控串补工作能力的基本设计，包括各种工况下可控串补的底层控制、过电压保护控制和绝缘配可控串补的底层控制、过电压保护控制和绝缘配合、各元件的工作条件；合、各元件的工作条件； 可控串补与电力系统之间的相互作用与相互影可控串补与电力系统之间的相互作用与相互影响，如可控串补对线路断路器瞬态恢复电压的影响，如可控串补对线路断路器瞬态恢复电压的影响、对潜供电流的影响等。响、对潜供电流的影响等。 串联补偿电容器允许的最大短时工频电压（串联补偿电容器允许的最大短时工频电压（IEEE标准）标准）串联补偿电容器允许的最大短时工频电流串联补偿电容器允许的最大短时工频电流（IEC标准）标准）串联电容器的耐受能力串联电容器的耐受能力伊冯可控串补与系统控制协调研究 现现有有串串补补电电容容器器的的标标准准都都是是针针对对常常规规标标准准，对对于于可可控控串串补补，由由于于电电压压和和电电流流通通常常都都不不是是正正弦弦波波，分分析析时时通通常常采采用用两两种种方方法法：在在研研究究电电压压对对电电容容器器电电介介质质强强度度影影响响时时，主主要要考考虑虑电电压压的的峰峰值值；在在研研究究电电力力热热效效应应对对电电容容器器的的影影响响时时，主主要要考考虑虑电电流流的的有有效效值值及谐波的影响；及谐波的影响；伊冯可控串补与系统控制协调研究伊冯可控串补整体工作能力伊冯可控串补整体工作能力TCSC的电抗与线路电流和时间的关系 TCSC进行电力系统运行控制基本约束条件 伊冯串补固定及可控部分均投入运行，可控部分不允许工作在晶 闸管闭锁状态 伊冯可控串补与系统控制协调研究伊冯可控串补过电压保护及绝缘配合伊冯可控串补过电压保护及绝缘配合(1) 使用非线性电阻限压器(MOV)限制TCSC两端的过电压；(2) 当MOV负载达到一定水平时，TCSC的控制系统启动保护性TCR支 路旁路模式；(3) 当短路故障清除后，TCSC应尽快返回到容性工作状态；(4) 当MOV负载达到一个更高的水平时，MOV、晶闸管旁路，防止电容器、MOV、晶闸管等设备损坏；(5) 阻尼回路用于限制电容器放电电流。伊冯可控串补与系统控制协调研究MOV参数设计关键参数：MOV额定电压过电压保护水平MOV整体伏安特性MOV启动能耗、启动电流区外故障、区内故障，MOV最大电流、MOV最大能耗MOV保护动作门槛值MOV能耗允许水平伊冯可控串补与系统控制协调研究MOV参数设计根据IEC标准，MOV的设计应满足:过负荷条件下出现的热应力；系统发生摇摆期间的热应力；在极限电压Ulim下的最大线路故障电流的热应力；串补系统中影响MOV能耗的主要因素：MOV电流：串联补偿度及其容抗、串补额定电流、串补过电压保护水平、故障前系统运行条件、故障类型、故障发生地点、故障发生时间；持续时间：故障切除时间、系统摇摆过程、重合闸采用情况、间隙动作延时；伊冯可控串补与系统控制协调研究l 伊冯线高抗配置对系统运行电压的适应性伊冯线高抗配置对系统运行电压的适应性 A：伊冯线冯屯侧高抗安装在串补母线侧； B：伊冯线冯屯侧高抗安装在串补线路侧。研究内容：母线电压及线路沿线电压 伊冯可控串补与系统控制协调研究 工频过电压 无故障和单相接地甩负荷下，母线侧和线路侧工频过电压和伊敏侧、冯屯侧高抗中性点电压 ，均在允许范围内；潜供电流潜供电流会影响单相自动重合闸成功率。伊冯可控串补与系统控制协调研究串补线路上发生短路故障时，串补旁路，对潜供电流影响较小；若短路点距串补较远或小方式运行时，串联电容器没有被旁路。同无串补超高压输电线路相比, 由于串补电容残余电荷可能通过短路点及高抗等组成的回路放电，从而在稳态的潜供电流上叠加了一个相当大的暂态分量值，当弧道电阻较小时，该暂态分量衰减较慢，且过零次数减少，使潜供电弧自灭时间延长，将影响重合闸投入时间。暂态恢复电压 串补线路上发生短路故障，并且串联电容器没有被旁路时，由于串联电容器残压的作用，线路断路器跳闸瞬间其断口恢复电压会提高，可能影响断路器正常开断。 因此需要计算各种故障条件下（包括不同故障点及故障相位条件下），相关线路断路器的恢复电压。 伊冯可控串补与系统控制协调研究提高系统稳定性试验录波图试验录波图 PODPOD未投入时伊冯乙线三相功率录波图未投入时伊冯乙线三相功率录波图 PODPOD投入时伊冯乙线三相功率录波图投入时伊冯乙线三相功率录波图 抑制低频振荡效果明显综合研究了交直流混合系统条件下的复杂运行工况和故障模式，提出了解决的办法（包括：直流双极运行、单极闭锁、双极闭锁及不同的串补运行工况、次同步谐振（SSR）及次同步振荡（SSO）问题及其相互影响）；针对电力电子装置快速可控特点，提出了过电压保护及主动绝缘配合方法以及抑制SSR低层晶闸管触发算法。伊冯可控串补工程的主要成果500kV伊冯可控串补工程全景谢谢 谢谢 ！