SSSC在配电网应用中的仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

电力系统互联网区域间的输电能力研究迄今已有三十年的历史，最早起源于上世纪七十年代。在1996年由美国的联邦能源委员会出台了关于电力系统区域间可用输电能力的研究报告，自此电力领域学者对此展开了广泛的研究。SSSC作为新一代的研究领域，它是一种基于电压逆变器的串联无功补偿装置，它是由Gyugyi在1986年首次提出，他在电网中吸收或发出无功功率，从而增加输电线路传输能量，控制输电系统潮流、增强系统阻尼和提高系统暂态稳定性，除此之外，静止同步串联补偿器作为柔性交流输电系统的重要装置之一，具有响应速度快、控制精度高、动态性能好等优越性，快速潮流控制室SSSC的主演功能之一。在控制潮流基础上还具有阻尼功率振荡、抑制次同步振荡、提高暂态稳定极限等多种动能。然而SSSC作为高技术含量的新一代FACTS设备，其投入工程实际使用的成本较高，因此，从SSSC首次提出至今，对其研究仍然停留在理论研究的层面，还没有单独并网运行的工程。

2. 课题关键问题和重难点

SSSC在配电使用过程中，必然要涉及到电压源型逆变器，因为它是SSSC的核心组成部分，而SSSC所包含的逆变器主要有钳位式多电平逆变器、级联式逆变器。但是，钳位式多电平逆变器存在着直流电容分压的均压问题，这在很大程度上限制了钳位式多电平逆变器的使用，因此在使用过程中存在着缺陷，如果使用级联式多电平逆变器，虽然它可以弥补钳位式多电平逆变器的缺陷，但由于它有单独的直流电源，当应用于有功功率交换的系统，其所需要的直流电源个数较多。而在使用级联式多电平逆变器时，怎么控制调制系数和直流侧的电容来控制SSSC注入电路中的电压。在逆变器电压输出时，需要控制好调制比和载波频率这两个关键因素，如何控制载波频率和调制比才能使逆变器内部输出电压谐波含量低。另一方面，在实际应用过程当中，由于输电线路在传输过程中会受到热限制、电压降限制、稳定性限制等。从热限制方面，我们需要精确的计算出输电线路的最大载流量：计算出输电线路额定连续电流和有限电流额定值。因此，在SSSC投入运行中时，需要先计算出最佳的工作电流。从电压降方面，我们需要考虑到有功损耗以及怎么样来提高输送功率。在稳定性方面，我们需要知道传输功率和传输角之间的关系来计算出最佳传输角

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着我国电力的不断发展，对于电力的需求也越来越大，因此，如何提高电力的传输效率是我们目前需要解决的问题。柔性交流输电系统就是一种提高电网可用输电能力的重要手段^[1]。而静止同步串联补偿器作为一种串联型facts装置，一变换器技术为基础，主要应用于输电线路的串联补偿，sssc可以等效为一个幅值相角均可调的同步电压源，通过调节其输出电压的幅值和相位，来等效地改变输电线路的有效阻抗从而实现对电网输送功率的控制。

作为柔性交流输电系统的重要装置之一的sssc，它具有响应速度快、控制精度高、动态性能好等优越性。快速潮流是ssscs的主要功能之一。然而，选择好的控制方法是充分发挥其潮流的关键。因此，我们可以先建立数学模型^[2]。利用神经网络设计sssc的潮流控制器，根据ssscs的控制系统特点，把sssc的控制部分分为两部分，即内环控制和外环控制，每个部分都有其明确的被控制对象。在内环控制中，选择sssc装置本身为被控对象，以sssc的电容电压为控制目标，选用传统的pid控制器去维持电容气压的稳定。在外环控制中，选择装设sssc的输电系统为被控对象，以输电线路的有效阻抗为控制目标，选择传统的pid控制器去控制线路的有效阻抗。但是，装设sssc输电线路是一个复杂的非线性系统，因此可以采用启发式近式动态规划算法设计sssc的外环控制^[3]。

4. 研究方案

首先，了解静止同步串联补偿器组成和工作原理，然后就是定量关系数学推导，接下来就是数学模型的建立，建好之后对控制策略进行分析比较和选择，在数学建模方面我们要对电压和电流之间的关系、相位、以及输出波形进行研究。进一步的通过计算来得出最佳的X/R的值以及输出功率的最大效率。还有就是对于功角特性的研究。在搭建拓扑结构时采用多电平逆变器，通过搭设电桥法，选择合适的结构计算出最佳载波比。

5. 工作计划

第1周 查阅和研读大量相关中文资料，英文资料的翻译；

第2周 完成开题报告；

第3周 静止同步串联补偿器组成和工作原理；