包含电抗器支路电阻的可控串补（TCSC）特性分析

（1．山东大学，山东济南250061；
2．华中科技大学，湖北武汉430074）

1　引言
　　可控串联补偿电容（TCSC）作为灵活交流输电系统（FACTS）家族的一员在改善电力系统性能方而具有很多优点，将TCSC用于电力系统能够控制电力系统的潮流、改善系统的稳定性、提高功率传输极限。正因为如此，近年来TCSC越来越引起电力工业界的研究人员和工程技术人员的关注，其研究得到了迅猛的发展^［1］。
　　TCSC的稳态阻抗特性是TCSC的一个基本特性，也是一个最重要的特性，已有不少文献报道了TCSC的稳态阻抗特性，然而这些结果几乎都是在理想情况，即忽略了晶闸管控制电抗器支路所包含的电阻（r）的情况下得到的。在实现电力系统动模实验用的TCSC样机的过程中，我们发现TCSC电抗器支路中的电流波形与文献中报道的电抗器支路中的电流波形不同，它们并不以电容电压由负向正过零点轴对称，波形有明显的前倾特征。对此我们进行了研究，研究结果表明，电抗器支路中电流波形的畸变是由于电抗器支路中所存在的电阻所引起的。严格的数学推导表明该电阻对TCSC装置的阻抗特性有很大影响，不可以忽略。
　　TCSC样机的动模实验表明，在晶闸管控制的电抗器支路电阻过大时，在触发角恒定的情况下，导通角的角度将随电抗器支路电阻的变化而变化，从而无法按要求实现TCSC的阻抗调节功能。尽管目前已有许多国内外专家学者对TCSC的稳态阻抗特性进行了大量的研究，但却未见到文献就这一现象做出相应的报道和研究^［2－4］。建立TCSC元件的精确数学模型是TCSC研究领域的重要课题，建立模型的方法目前主要包括拓扑建模法与输出建模法^［5］。本文通过分析TCSC在不同状态的拓扑结构，采用拓扑建模法建立了包含晶闸管控制电抗器支路电阻的TCSC稳态模型，推导出有关电流和电压等物理量的数学表达式，并用所建立的模型和TCSC的实验样机对上述现象进行了分析和研究，得出了一些具有参考价值的结论。
2　TCSC的工作原理和样机的阻抗特性实验结果　　
　　TCSC结构简图如图1所示，TCSC主要由四个元器件组成：电力电容器C、旁路电感L和两个反相并联大功率晶闸管SCR。实际装置中还包括保护用的金属氧化物压敏限压器MOV，旁路断路器等。通过对触发脉冲的控制，改变晶闸管的触发角，即可改变由其控制的电感