柔性交流输电技术的发展(1)

北极星电力网技术频道作者:佚名 2011/3/15 20:00:53

柔性交流输电技术(flexible alternative current transmission systems，FACTS)是将电力电子技术、微处理机技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统，以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量并获取大量节电效益的一种新型综合技术。早期受电力电子设备发展的限制，使FACTS技术在经济上和运行可靠性方面优势不明显。随着大功率高电压电力电子技术、微处理机技术和控制技术在近十几年的高速发展和日益成熟稳定，FACTS技术可靠性有了大大的提高，造价也不断降低，使直接对高电压大功率的输电系统进行可靠和快速控制已成为可能，而与电力电子元器件配套的驱动回路、保护和冷却等辅助技术也日趋完善，使FACTS技术逐步进入了实用阶段。

1.FACTS 技术的发展和现状
柔性交流输电系统的概念是由美国电力科学研究院N. G. Hingorani博士于1988年首先提出的，在此以前出现的静止无功补偿设备(static var compensator, SVC)也属于此范筹。1997年IEEE PES冬季会议上正式对FACTS做了定义。从早期出现的SVC开始，FACTS技术的发展经历了20多年。按其性能和功能的不同可划分为以下三代，而是否含有常规电力器件(电容器和电抗器，抽头，抽头变压器等)可以说是FACTS技术发展的分界线。
a) 第一代FACTS技术
从20多年前就出现的SVC开始，主要由晶闸管开关快速控制的电容器和电抗器组成的装置，以提供动态电压支持，其技术基础是常规晶闸管整流器(semiconductor controlled rectifier,SCR)，后来出现的第一代FACTS装置是晶闸管控制的串联电容器(thyristorcontrolled series compensator,TCSC)，它利用SCR控制串接在输电线路中的电容器组来控制线路阻抗，从而提高输送能力。
b) 第二代FACTS 技术
这一代装置同样具有支持电压和控制功率等功能，但在外部回路中不需要加设大型的电力设备(指电容器和电抗器组或移相变压器等)。这些新装置如静止无功发生器(static compensator，STATCOM)和串联补偿器(solidstate series compensator, SSSC)设备采用了门极可关断设备(gate turn off thristor, GTO；insulated gate bipolar transistor, IGBT)等一类全控型器件，起电子回路模拟出电容器和电抗器组的作用,
装置造价大大降低，性能却明显提高。
c) 第三代FACTS 技术
将两台或多台控制器复合成一组FACTS装置，并使其具有一个共同的、统一的控制系统。如将一台STATCOM和一台SSSC复合而成的综合潮流控制器(unified power flowcontroller，UPFC)，它可以控制线路阻抗，电压或功角的方法同时控制输电线路的有功和无功潮流。调节双回路潮流的线间潮流控制器(interphase power flow controller, IFPC)和可控移相器(thyristorcontrolled phase angle regulator, TCPR)都属于复合控制器。
FACTS技术用于配电领域也取得了显著进展，它主要用于改善配电网的电压和电流质量，包括有功、无功电压、电流的控制、高次谐波的消除，蓄能等应用。目前已开发的装置有SVC、配电静止补偿器(DSTATCOM)、电池蓄能器(BESS)、超导蓄能(SMES)、有源电力滤波器(APF)、动态电压限制器(DVL)及固态断路器(SSCB)等。在此，主要介绍输电用的FACTS技术。

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