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随着电力系统的规模逐渐变大和结构越来越复杂,潮流分布不均、电网电压不对称、电压下降、谐波污染等问题日益凸显,这些问题不仅限制了系统的传输容量还恶化了电网的电能质量。为了在提高线路输送能力的同时保证系统稳定性,美国Narain.G.hingorani博士提出柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System,FACTS)的概念。目前,FACTS中的静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)运行时较其他串补装置的灵活性更好,应用柔韧性也更高。为保证SSSC的应用需对其多尺度模型、主参数、启动策略、稳态控制策略及辅助控制进行开发,论文总结了已有的研究成果,结合项目情况对以上几个方面进行更深入的研究。1)论文分析了SSSC的基本运行原理、主拓扑的对比及交直流侧数学模型。基于全桥子模块结构的H-SSSC,提出了适用于H-SSSC主电路的参数设计原则,主要包括滤波器,直流电压,电容和换流器。首先结合SSSC串联特性设计SSSC阀出口电压和子模块个数;其次考虑潮流波动和补偿电压含有的谐波分量约束确定直流侧电容电压值;最后结合串联滤波设计适用于SSSC的滤波电路。2)论文分析了SSSC运行特性,提出了H-SSSC自励启动控制策略及其稳定运行控制策略,并建立了SSSC多尺度分析计算模型。首先推导了H-SSSC的数学模型,进而设计单相锁相环,提出新型两级直流稳压策略,最后设计“三步法”启动策略。“三步法”自励启动含闭锁自主充能、零电压状态和实时补损充能,使直流电压达到参考值。论文分析了恒电压、恒阻抗和恒有功控制特性,并在PSCAD/EMTDC中搭建含SSSC的天津电网等效模型,验证了自励启动和稳态控制策略的正确性。3)论文提出了一种优化的SSSC提高系统阻尼特性的控制策略。分析含SSSC的电网次同步振荡(Sub-Synchronous Resonance,SSR)的数学机理,基于单机无穷大系统推导了其改进系统模型,提出了将调度和本地测量信号作为输入来抑制SSR的控制;并提出了优化的阻尼控制器参数设计方案,即分析系统目标函数和约束条件,结合智能算法进行参数优化,该方法将阻尼控制器参数的协调优化问题转化到阻尼比的最优定值上来,从算法层面计算得到抑制SSR的阻尼控制参数;最后利用PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法对于抑制系统次同步振荡的有效性。