可控串联补偿(Thyristor Controlled Series Compensation,简称TCSC)是指在一个交流输电系统中应用阻抗补偿,并能通过晶闸管快速控制来实现对串联阻抗的大范围连续调节,是目前世界上应用最广泛、最成功的串联型灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,简称FACTS)技术。利用TCSC可以用于提高输电走廊的输送能力、抑制次同步谐振、阻尼功率振荡、提高系统暂态稳定性以及动态潮流控制等,为远距离交流输电提供了很好的技术手段。在研究TCSC的动态行为及其对电力系统的影响方面,时域数字仿真发挥了巨大的作用,但是数字仿真结果的正确性和准确性与数学模型的建立和仿真方法的选取有密切关系。目前,对TCSC进行全时域数字仿真研究还存在不少困难,如时域模型的准确建立、有效的仿真方法等都有待深入研究。动态模拟是电力系统研究的基本手段之一,它区别于数值计算和数字仿真的特点就在于能够反映系统真实的物理特性。TCSC动模实验装置可以在一定程度上真实地反映实际装置的物理特性,可用于研究数学模型很难甚至无法描述的特殊现象,如氧化锌避雷器(MOV)的击穿等,而且不像现场试验那样受到系统运行条件的约束。控制系统是TCSC装置的关键,其性能的优劣直接关系到整个系统的运行效果,实验装置的控制器可以和实际工程的控制器完全一样,利用各种控制理论设计的TCSC控制装置可以在实验室首先进行试验。因此,研制实验装置并以此作为平台对TCSC的基本运行特性及其控制策略等方面的研究具有重要的理论和实际意义。为此,本文将围绕TCSC动模实验装置的设计实现与TCSC控制器分层控制策略的研究两个方面来开展研究工作。本文首先介绍了一套可控串联补偿(TCSC)动态模拟实验装置及其控制保护系统的研制开发过程。在该装置中,TCSC的各组件实现了模块化,可灵活组合并根据模拟系统不同线路长度和补偿度调整TCSC的结构参数;TCSC的控制器采用分层结构,各层控制系统完成不同的控制目标,具有通用程序员接口,可以满足对TCSC各种控制策略及其相关问题进行研究的需要。动模实验结果表明作为一个实验研究平台,该实验装置可以真实地模拟TCSC的运行特性,实现TCSC各种阻抗模式的启动、运行、停止以及各模式之间的相互转换,装置动作迅速正确、运行可靠,为各种控制策略的实验研究打下了坚实基础。