朱志君 孙西保 范 毅 周敬文
（东南大学成贤学院电气工程系，江苏 南京 210088）
【摘 要】采用可控串联补偿器（TCSC）可以提高长距离系统电网输送能力，抑制阻尼，提高系统暂态稳定性。该研究采用Matlab/Simulink软件建立500kV闭环电力系统，并加入TCSC模块进行动态仿真。结果表明，TCSC装置能够平滑、快速地进行阻抗调节，有效抑制阻尼，提高系统稳定性。
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关键词 Matlab；可控串补；仿真
基金项目：江苏省大学生实践创新项目（scx1405）。
作者简介：朱志君（1994—），女，江苏扬州人，本科生，专业为电力系统运行。
孙西保（1995—），男，江苏徐州人，本科生，专业为电力系统运行。
范毅（1994—），男，江苏南京人，本科生，专业为电力系统运行。
周敬文（1994—），男，江苏镇江人，本科生，专业为电力系统运行。
0 引言
随着国民经济的增长，社会对电力的需求越来越大，为了满足电网“充足、可靠、优质、经济”的供电，人们研究了在电网中投入可控串补装置来提高电网稳定和潮流控制技术。晶闸管控制的串联电容器（Thyristor Controlled Series Copacitor，TCSC）是串联型柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的第一代装置。和常规机械控制的串联电容补偿相比较，采用晶闸管控制串接在输电电路中的电容器组，实现大范围调节输电线路的阻抗，并能快速进行连续平滑调节，提高了电力输送能力、提高系统的暂态稳定性、平息地区性振。
Matlab提供的Simulink工具箱是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，其中有专门的电力系统模块SPS（SimPowerSystems。与其他电力系统分析软件相比，Matlab以其友好的图形界面，丰富的工具箱和强大的用户开发功能成为重要的电力系统分析仿真软件。
本文根据TCSC的基本原理与数学模型，利用Matlab/Simulink软件设计一个500kV的原始闭式电力系，并加入TCSC模块，建立相应的仿真模型，并对其相关运行参数予以分析。
1 TCSC基本原理与数学模型
实际的TCSC模块还包括通常与串联电容器一起安装的保护设备，如图1所示。
一个金属氧化物可变电阻器（MOV），本质上是一个非线性电阻器，跨接在串联电容器上，用以防止电容器上发生过高的过电压。MOV不但能限制电容器上的电压，而且能是电容器保持接入状态，即使在故障情况下也是如此，从而有助于提高系统的暂态稳定性。
2 Matlab仿真
2.1 发电机和恒流源
发电机采用同步发电机（Synchronous Machine），容量为300MVA，发电电压为13.8kV，频率50Hz。三相恒流源（Three-Phase Programmable Voltage Source）恒定发出电压13.8kV，频率为50Hz。
2.2 变压器和输电线路
Matlab中提供各种型号的变压器模型，本文采用Three-Phase Transformer （Two Windings），接线方式为Y-d11。软件提供的线路模型有两种，PI型和分布参数型，本文采用Three-Phase PI Section Line。
2.3 TCSC模型
TCSC模块是整个仿真的关键，本文采用Matlab软件提供的TCSC模块，该模块分为晶闸模块、控制模块和触发模块。晶闸管模块由保护装置和LC回路组成。
2.4 电力系统仿真模型
在Matlab/Simulink环境中按系统连接图搭建如图2所示电力系统。其中POWERGUI模块是我们进行电力系统仿真非常有用的图形用户界面，能够进行仿真类型设置，数值初始化以及各种结果分析。本文选择其中的Load Flow和Machine Initialization来对发电机进行初始化和潮流计算，初始条件是P=150MW，频率为50Hz，Bus type选择P&Q Generator。仿真类型选择离散型（discrete）。
2.5 仿真结果
Simulink仿真平台上，在0～5s内进行仿真。开始时，系统有小幅振荡，约在2s时，系统进入稳态，在此过程中，先将TCSC模块用断路器（CB）切除。在3s时，将TCSC模块投入，可以看到稳态电压峰值从820kV下降到725kV，更加趋于电网额定值，见图3（纵轴为电压轴/V；横轴为时间轴，下同），稳态有功从150MW增加到260MW，见图4（纵轴为有功功率/W），TCSC的投入明显改善了电网电压，也提高了电网的输送能力以及稳态传输功率。
在4s时由Fault Breaker模块在变压器高压侧产生三相接地短路，6个周波（1/10s）以后故障切除。在TCSC的作用下能很快地平息振荡，有效地提高了系统的暂态稳定性。
3 结束语
（1）本文根据TCSC的基本原理与数学模型，利用Matlab/Simulink软件，建立了详细的500kV电力线路，进行动态仿真。结果表明TCSC在提高电力系统稳态传输功率，提高系统稳定性方便有很好的作用。
（2）基于Matlab/Simulink的仿真环境操作简单，功能强大，为用户进行电力系统仿真提供了良好的软件平台。
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参考文献
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［责任编辑：刘展］