尤其用Ｌｙａｐｕｎｏｖ类型的方法控制电力传输网络中的ＴＣＳＣ的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制安置在电力传输网络的高压线（４０）上的ＴＣＳＣ的系统和方法。该系统包括：电压测量模块（４１）；电流测量模块（４２）；遵循非线性控制定律的调节器（４３），该调节器在输入端接收电压测量模块和电流测量模块的输出，以及对应于想要在ＴＣＳＣ端子处获得的电压基波的参考电压；用于根据提取算法提取控制角的模块（４４）；用于ＴＣＳＣ的晶闸管（Ｔ１，Ｔ２）的控制模块（４５），该控制模块接收由给出电流位置的锁相环（４６）提供的零电流基准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种尤其通过Lyapunov类型的方法4空制电力传丰命 网络中的TCSC的系统和方法。
技术介绍
对电能的需求的不断增长^f吏大的电能传输和分配网络々包和。然 而在欧洲，在经济方面具有一定重要性的电力市场的全面开方文？ 1起 了众多的问题，并且尤其指出了大网络互连的重要性，因此，较少 使用的网络可以支持具有更多负载的网络。2003年夏天，由于非常 大的电能需求，在美国和欧洲(意大利)发生的大的"中断 (black-out)"(网络崩溃或丧失同步性)使运营商意识到与需求的 发展相平行的发展网络的必要性。从那时起，功率传送的最大限度 变为要考虑的新的限制。生产设备的管理和控制、调节、具有机械 断路器的可变电容器已经是用于控制功率流量的主要方法。然而， 存在一些需要连续控制的应用，通过这种方法不能实现连续控制。 通过控制无功功率(puissance inactive )， FACTS (柔性交流llr电系 统)系统才是供适于这些新的要求的解决方法。在这些系统中，不管 最近的先进技术，TCSC (晶闸管控制串联电容器)是在经济标准 和技术标准之间提供最好折衷的解决方案。该系统除了能够控制无 功功率以外，还能够增大网络的稳定性，尤其在面对次同步谐振现象的出现的情况下。功率(puissance)传车lr原理在能量传输网络中，由三相交流发电4几产生电能，然后在该电 能在网络上传输之前，电压由升压变压器增大到超高压。该超高压 允许在长距离上传输电能，同时减轻网络的结构并且最小化热损 耗。然而该超高压由设备的绝缘束缚以及电磁辐射现象限制。提供 良好折衷的超高压的水平为400kv到800kv。为了功率可以在电源和接收才几之间通过，电源电压应该相对于 接收机电压相位偏移一个角度e。该角度e被称为传送角或线的内角。用Vs表示电源侧电压，用Vr表示接收机侧电压，并且用XI 表示线的纯电感性阻抗，由电源^是供的有功功率P和无功功率Q》 别表示为P vs、 0 n vs2-vsvrC0Se p v,vr XI XI 隨 XI这些表达式表明在电感性线上传送的有功和无功功率是电压Vs和Vr、阻抗XI以及传送角e的函数。为了增大由线传送的功率，因此可以涉及以下三种方式- 增大电压Vs和Vr。因此，《艮快由绝缘距离和安装尺寸 限制。所辐射的电f兹场更大。因此要考虑环境影响。并 且，材料更贵，维护成本高。- 涉及传送角0。该角是由生产地(sites de production )提供的有功功率的函数。对应于Pmax的最大角为e=7l/2。对于更大的角，则进入曲线p:f(e)的下降部分，该部分是不稳定区域。运用太大的角e工作具有丧失网络控制的危险，尤其在网络上的临时故障(d6faut tmnsitoire X例 ^口^目^M妄i也(mise ^ la terre des phases ))的十青;兄中，返 回到正常工作导致传送角的临时增大(以1更去除在故障 期间产生的能量，该能量不能被负载使用，并且以动能 的形式储存在发电机转子中)。因此，该角不超过稳定性 限制是必须的。- 涉及阻抗XI的值，可以通过在线上串联安置电容器减 小该阻抗的值，因此抵消了由能量传输线产生的无功功 率。对于同一个传送角，阻抗XI的值减小，则传送功 率增大。串联FACTS是能够实现该抵消无功功率功能的 装置。在串联FACTS中，FC (固定电容)是最普遍的。 然而，该FC不允许调节抵消程度。如果这种调节是必 要的，那么可以使用TCSC系统。用于抵消无功功率的串联FACTS的使用FACTS的4吏用打开了新的前景，通过连续且快速地作用于网络 的不同参数相位差、电压、阻抗，来更有效地4吏用电力网全各。因 此，功率传送被更好地控制并且电压^皮更好的保持，这通过在高压 和超高压下、在能量传输线的热强度极限处传送最大电流，能够增 大稳定性的极限并有助于使用能量传输线。FACTS可以分为两类并联FACTS和串联FACTS:- 并联FACTS尤其包括MSC(机械投切电容器)、SVC(静 止无功补偿器)和STATCOM (静止同步补偿器)。-串联FACTS尤其包括FC (固定电容器)、TSSC(晶闸 管投切串联电容器)、TCSC (晶闸管控制串联电容器) 和SSSC (静止同步串联补偿器)。串联FACTS的最基本形式包括串联安置在传送线上的简单电 容器(FC)。该电容器抵消线的一部分电感。如果用Xc表示该电容 器的阻抗，并且忽略连线的电阻，由被抵消的线传送的功率写为尸=~^~sm6> He如果用kc二 ！表示线的抵消率，则以上表达式变为尸=——~sm6 图1示出了对于抵消率的三个不同的值0% (曲线10)， 30% (曲线ll), 60%(曲线12)，有功功率4艮据传送角的变化。由串联 抵消带来的改善是清晰可见的。事实上，抵消率直接作用于Pmax的 值。因此，补偿率越高，传送功率越大或者对于同样的传送功率传 送角越小。并且，通过增大稳定性极限(即在稳定性临界角之前可 用的有功功率的极限)，传送功率的增大允许改善在能量传输线上 的临时故障的情况下的网络整体稳定性。然而，具有固定和常量电容的电容器与传输线的电感的组合形 成具有很小阻尼的谐振系统。在某些特殊情况下，尤其在传输线上 发生故障后的返回到连续的正常工作的情况下，该i皆4展系统可以通 过与由发电机涡轮的主体和轴构成的机械谐振系统的能量交换进 入振荡。该能量交换现象(已知地，名为"次同步谐振，，SSR)引 起大幅度的功率振荡(并且因此电磁力矩)，因此在某些情况下可 以？ 1起发电机旋转部分的机械轴的断裂。8为了减弱这些功率振荡，因此可以使用可控的串联电容器或CSC (可控串联电容器)，以便通过插入的容抗(因此阻抗)的有效控制来人为地减弱这些振荡。用于减弱功率振荡的适当的设备使用用于控制该容抗的晶闸管。最常用的装置是由晶闸管或TCSC控制 的串联电容器，该装置对于网络的稳定性问题提供好的解决方案， 并且是具有最小成本的FACTS中的一个。用于抵消无功功率的TCSC的使用如图2所示，TCSC由两个并耳关支^各构成。第一支3各包4舌两个 首尾串耳关连接的晶闸管Tl和T2和电感L。该支踪"故称作TCR或 "晶闸管控制电抗器，，，用于通过晶闸管控制电感，该电感可以比 作可变电感。第二支路只包括电容器C。与该电容器并联安装的可 变电感能够使TCSC的阻抗变化，同时4氐消由电容器产生的无功能 量的全部或部分。通过调节晶闸管的触发角(即在晶闸管开始导通 的时期中的一个时刻)来实现该阻抗的值的变化。存在一个对应于 LC回路谐振的临界区域。图3能够示出TCSC根据触发角的全部 阻抗。谐振区域15清晰可见。TCSC主要具有两种工作模式电容模式和电感模式。工作模 式耳又决于触发角的值。TCSC的启动只能实现在电容才莫式中。对于大于谐振值的触发角，TCSC处于电容模式，并且电流提 前于电压。因此，TCSC作为电容器工作并且抵消线的一部分电感。 因此，图4示出了在电容才莫式中的工作，曲线20表示电容电流， 曲线21表示线的电流，曲线22表示电容电压(角a = 65°)。由于来自电感负载的电流余量，电容器的端部电压增大(或升 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制安置在电力传输网络的高压线（４０）上的ＴＣＳＣ的系统，所述系统包括：　－电压测量模块（４１），能够提取ＴＣＳＣ的端子处的电压的谐波；　－电流测量模块（４２），能够提取在所述高压线中流通的电流的基波的幅度，如有必要，能 够提取在所述高压线中流通的电流的其它谐波的幅度；　－遵循非线性控制定律的调节器（４３），所述调节器在输入端接收所述电压测量模块和所述电流测量模块的输出，以及对应于想要在所述ＴＣＳＣ端子处获得的电压基波的参考电压，并且所述调节器提供等效 导纳；　－用于根据提取算法提取控制角的模块（４４），所述模块接收所述等效导纳并且提供控制角；　其特征在于，所述系统还包括：　－用于ＴＣＳＣ的晶闸管（Ｔ１，Ｔ２）的控制模块（４５），所述控制模块接收所述控制角以及由给出电流位 置的锁相环（４６）提供的零电流基准，　并且其特征在于，所述控制定律为：　＊＊＊　其中：　ｕ↑［＊］＝ω↓［ｓ］Ｃ↓［ｅｆｆ］（β↑［＊］），在平衡点处（在稳定状态下）的等效导纳；　Ｖ↑［＊］＝［Ｖ↓［１］↑［＊ ］，Ｖ↓［２］↑［＊］］↑［Ｔ］＝［－｜ｉ↓［ｌ］｜／ｕ↑［＊］，０］↑［Ｔ］：参考电压；　Ｖ↓［１］和Ｖ↓［２］：测得的电压；　Ｖ↓［１］↑［＊］和Ｖ↓［２］↑［＊］：参考电压；　＊↓［１］和＊↓［２］：电压的循迹误差； 　Ｐ＝［Ｐ↓［１］，Ｐ↓［２］］↑［Ｔ］表示谐波的贡献。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜勒卡里姆本希伊布，泽格普兰，扬妮克魏勒，
申请(专利权)人：阿海珐输配电股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]