学科前沿讲座论文

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1、柔性交流输电系统的发展与应用摘要随着科技和经济的发展，人们对电网的可靠性和可控性的要求越來越高。要提高电网的安全运行水平和提供良好的电能质量，除了需要电网的合理规划和可靠的电力设备外，先进的调节控制手段也是必不可少的。随着电力电子技术的飞速发展，大容量电力电子技术开始在电力系统控制中得到应用。具有快速的、可频繁操作的、可靠动作的电力电了开关开始逐步取代机械开关,在屯力系统中引起了一系列的革命，使现代电力系统的控制调节更加灵活和便捷，并由此诞生了柔性交流输电系统（FlexibleACTransmissionSystems,FACTS

2、）o本文主要阐述了FACTS技术的发展过程及基本概念，对FACTS的发展背景、应用优点、发展前景及主要FACTS控制器进行了概述。关键词：灵活交流输电FACTS柔性交流输电一、FACTS的概念FACTS是从综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。这一概念是1986年由美国电力科学院N.G.Hingorani博士提出。1997年IEEEPES学会公布了FACTS及FACTS装置的定义和规范用语⑷，根据这一文献，柔性交流输电系统是指装有电力电子型或其他静止型控制器以加强可控性和

3、增加功率传输能力的交流输电系统。而FACTS装置是用于捉供一个或多个控制交流系统参数的电力电子系统或其他静止设备。二、FACTS技术的发展FACTS技术的发展分为三个阶段汽（1）第一代FACTS技术。从最早出现的静止无功补偿器（SVC）开始，主耍是由品闸管开关快速控制的电容器和电抗器组成的装置来捉供动态电压支持，其技术基础是常规晶闸管整流器（SCR）o第一代FACTS装置是晶闸管控制的串联屯容器，它利用SCR控制串联在输电线路中的电容器组來控制线路阻抗，从而提高电能输送能力。（2）笫二代FACTS技术。第二代FACTS技术同样具有

4、支持电压和控制功率等功能，在负荷外部回路屮不需要加设大型电力设备（如电容器和电抗器组或者移相变压器等）。这些新装置，如静止同步补偿器（STATCOM）和静止同步吊联补偿器（SSSC）等采用了门极口J关断设备（GTO、TGBT）等全控型器件，用电子回路模拟出电容器和电抗器组的作用，因而装置造价大大降低，性能却明显提高。（3）第三代FACTS技术。这一代FACTS技术将两台或多台控制器复合成一组FACTS装置，并使具有一个共同的、统一的控制系统。如由一台STATCOM和一台SSSC复合而成的统一潮流控制器（UPFC）,它在控制线路阻抗

5、、电压或功率角的同时，还可以控制输屯线路的冇功和无功潮流。三、FACTS技术的功能作用⑶（1）捉高输电线路的输送容量。采用FACTS技术可捉高输电线路的输送功率极限，使输送功率可以接近导线的热极限，从而可减缓新建输电线路的需要和提高输屯线路的利用率。不仅节约输电成本和占地，而11有利于环境保护oFACTS的出现对电网的建设规划和设计将产生重大的影响。（2）优化输电网络的运行条件。FACTS控制器有助于减少和消除环流或振荡等大电网弊端，解决输电网中“瓶颈”环节的问题，可以提高现冇输电网的稳定性、可靠性和供电质量，减少网损和系统热备用

6、容量，防止连锁性事故扩大，减少事故恢复时间及停屯损失。通过对FACTS装置的快速、平整调整，可以方便、迅速地改变系统潮流。这对于正常运行条件下控制功率走向，提高现有网络的传输能力，在事故情况下防止因某条线路过负荷引起的连锁跳闸是十分有利的。（3）扩展了电网的运行控制技术。FACTS控制器一方面可对已有常规稳定或反事故控制的功能起到补充、扩大和改进的作用。另一方面，电网的能量管理系统（EMS）必然要将FACTS控制器的作用综合进去，使得EMS屮的自动发电控制（AGC）、经济调度控制（EDC）和最优电力潮流（OPF）等功能的效益得到提

7、高，冇助于建设全网统一的实时控制中心。（4）扩大了交流输电的传统应用范围。整套应用并协调控制的FACTS控制器将使常规交流输电灵活化，扩人交流输屯的功能范围，使其在更多方面发挥作用，甚至原属于HVDC专有应用范围也可以采用交流输电，如定向传输电力、功率调整、延心水下或地下交流输电距离等。（5）解决了大电网互联的问题。FACTS技术带来的灵活控制潮流和捉高稳定性的能力为大电网互联运行提供了技术保障，从而实现了能源的优化配置，降低了整个屯力系统的热备用容量和发电成本，提高了电力设备的使用效率。因此，FACTS技术在电网屮的广泛应用，可

8、以解决的主要问题包括互联大电网的稳定问题、输电网中瓶颈问题和负荷中心动态无功支撑问题。四、主耍FACTS控制器1、并联型FACTS控制器1）静止无功补偿器（SVC）（1）晶闸管控制电抗器（TCR）TCR是一种并联的品闸管控制的电感，通过对品闸管阀进