灵活交流输电技术

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1、灵活交流输电技术(FACTS)的现状与展望黄江波1,2,俞集辉1(1.重庆大学?电气工程学院,重庆?沙坪坝?400044;2.长江师范学院?物理学及电子信息工程系,重庆?涪陵?408003)[摘要]介绍了灵活交流输电技术(FACTS)的概念,阐述了FACTS在提高电能质量和系统稳定性中的功能,进一步研究了FACTS需要解决的技术难题,分析了FACTS在电力系统的发展状况和应用前景.[关键词]灵活交流输电;控制器;保护装置;主电路方案;先进控制技术现在,社会对电力的需求越来越大,对电网的安全可靠性

2、要求也越来越高.针对电网的特点以及电力市场发展可能出现的“输电阻塞”等问题,我国制定了“西电东送、南北互供、全国联网”的电网发展战略,以推进跨区输电、跨区联网.因此,保证电网稳定、安全运行是电网发展中要解决的重点.这就迫切需要一种灵活可靠的交流控制技术,实现电网的“充足、可靠、优质、经济”供电和运行.灵活交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem,FACTS)是现代电力电子技术和电力系统的阻抗控制元件、功角控制元件及电压控制元件(如串补电容、并联电容、电抗、移相器、电

3、气制动电阻等)相结合的产物,也是现代控制技术、计算机技术、通信技术取得巨大进展的结果.该系统是一种全新的交流输电概念,是“未来输电系统新时代的三项支撑技术(灵活交流输电系统、先进的控制中心、综合自动化技术)之一”,或是“现代电力系统中的三项具有变革性影响的前沿性课题(灵活交流输电系统、智能控制、基于全球卫星定位系统(GPS)的新一代动态安全分析与监测系统)之一[1,2].1FACTS技术发展现状1.1FACTS器件目前已获得成功应用的组合装置有:可控串联补偿(ThyristorControlle

4、rSeriesCompensator,TCSC)、静止同步串联补偿(StaticSynchronousSeriesCompensator,SSSC)、静止同步并联补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)、统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController,UPFC)、可转换的静止补偿器(ConvertibleStaticCompensator,CSC)、电压源转换器(VoltageSourceConverter,VSC)、可控移项器(T

5、hyristorControlledPhase,TCPR)、超导储能系统(SuperconductingMagneticEnergyStorage，SMES)、控制串联电抗器(ThyristorControllerSeriesRegulator,TCSR)等.这些装置同微处理器的速度和精度一起运作,为电网提供了前所未有的控制,能够高效利用电网资源和电能,预示着电网控制的未来[3,4].1.2FACTS技术的应用FACTS技术的发展及应用,美国一直走在世界前列.1982年,美国在BPA公司的500

6、kV变电站中投运了一台8.4MW、最大功率10MW的超导磁能存储系统(SEME),消除低频振荡,效果良好.1986年10月,由美国EPRI和西屋公司研制的?1Mvar静止无功补偿(STATCOM)投入运行,这是世界上首台采用大功率GTO作为逆变器元件的静止补偿器.1991年,美国AEP公司在一条345kV输电线上的三相常规串补中一相做了可控串补(TCSC)工业试验,次年就在Arizon的一条300km、230kV、300MW的输电线上装设三相TCSC,把输电能力提高到400MW,效果显著.至19

7、93年,美国EPI组织了八大电力公司进行了FACTS技术协作性全面应用研究.美国电力(AEP)、西屋公司及美国EPRI合作,研制目前世界上唯一的UPFC——统一潮流控制器,并在Kenturky东部的Inez变电站装设.这是目前为止容量最大FACTS设备.美国EPRI、西门子公司及许多电气公司在FACTS领域长期合作研究,推出了一种全新的可转换式静止补偿器(ConvertibleStaticCompensator,CSC)的FACTS控制装置.该装置结合了包括统一潮流控制器(UPFC)在内的现有串

8、、并联控制器的研究成果和运行经验,通过耦合变压器连接方式的改变实现对若干个电压源换流器的不同组合,以优化控制器结构,灵活应对系统变化,是灵活交流输配电系统中最新一代的控制器.2FACTS在输电系统中的功能2.1优化输电网络的运行条件[5]FACTS控制器有助于减少和消除环流或振荡等大电网痼疾,有助于解决输电网中“瓶颈”环节的问题;有助于在电网中建立输送通道,为电力市场创造电力定向输送的条件;有助于提高现有输电网的稳定性、可靠性和供电质量;还有助于防止连锁性事故扩大,减少事故恢复时间及停电损失.通