FACTS總結(jié)與復(fù)習(xí)全面版課件

1、FACTS裝置名稱 FACTS裝置元器件性能 接入方式有功控制 無功控制 電壓控制 電流控制 無功補償 諧波抑制 暫態(tài)穩(wěn)定 電壓穩(wěn)定 抑制故障電流 SVC（靜止無功補償器） 并聯(lián) STATCON（靜止同步補償器） 并聯(lián) TCBR（晶控制動阻抗） 并聯(lián) SSSC（靜止同步串聯(lián)補償器） 串聯(lián) TCSC（晶控串聯(lián)電抗器） 串聯(lián) TCSR（晶控串聯(lián)電抗器） 串聯(lián) TCVL（晶控電壓限制器） 串聯(lián) TCPAR（晶控相角調(diào)節(jié)器） 串聯(lián) TCPST（晶控移相器） 串聯(lián) UPFC（統(tǒng)一潮流控制器） 混合 10/3/20221FACTS裝置元器件性能 接入方式有功控制 無功控制 電壓控10/3/2022210/

2、1/20222SVC10/3/20223SVC10/1/20223STATCOM10/3/20224STATCOM10/1/20224TCSC（晶閘管控制串聯(lián)補償器）10/3/20225TCSC（晶閘管控制串聯(lián)補償器）10/1/20225SSSC（靜止同步串聯(lián)補償器）10/3/20226SSSC（靜止同步串聯(lián)補償器）10/1/20226UPFC（統(tǒng)一潮流控制器）10/3/20227UPFC（統(tǒng)一潮流控制器）10/1/2022710/3/2022810/1/20228無功補償技術(shù)的主要作用及現(xiàn)狀提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定

3、性和輸電能力，平衡三相負載的有功和無功功率等。國內(nèi)電網(wǎng)采用的補償技術(shù)主要是電容集中補償與就地補償。就地補償技術(shù)主要適用于負荷穩(wěn)定，不可逆且容量較大的異步電動機補償(如風(fēng)機、水泵等)，其它各種場合仍主要采用集中補償技術(shù)。由于性價比較高，目前我國廣泛使用的是靜止補償器(SVC)。 10/3/20229無功補償技術(shù)的主要作用及現(xiàn)狀提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)常用無功補償調(diào)壓措施發(fā)電機：在系統(tǒng)低谷負荷時進相運行（欠勵磁運行），發(fā)有功而吸無功。 但進相運行對系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和發(fā)熱有不良影響，運行中限制較嚴(yán)。調(diào)相機：專門設(shè)計的無功功率發(fā)電機，過勵磁運行供給無功，欠勵磁運行吸收無功。 但 高，起動、運行、

4、維修復(fù)雜，動態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)慢，只能用于三相平衡的補償。并聯(lián)電容器：當(dāng)系統(tǒng)無功不足時，裝在無功負荷的中心，做到無功就地平衡。 小，運行經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，適用性強。 但不能連續(xù)調(diào)節(jié)，受系統(tǒng)電壓影響大，對高次諧波有放大現(xiàn)象，諧波電流過大時，可能引起爆炸。并聯(lián)電抗器：用在超高壓（330kV及以上）線路上，并在線路末端或中間，吸收充電功率。10/3/202210常用無功補償調(diào)壓措施發(fā)電機：在系統(tǒng)低谷負荷時進相運行（欠勵磁SVC的基本結(jié)構(gòu) TCR FC TCR TSC FC TCRFC型 TCRTSCFC型 10/3/202211SVC的基本結(jié)構(gòu)10/1/202211提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備

5、的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。與諧振點對應(yīng)的控制觸發(fā)延遲角acri的大小由電容和電感的參數(shù)決定。并聯(lián)電抗器：用在超高壓（330kV及以上）線路上，并在線路末端或中間，吸收充電功率。在系統(tǒng)受到大的擾動時,可迅速調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,改變串聯(lián)電容的補償度。TCBR（晶控制動阻抗）SSSC與TCSC不同之處：在接線形式上兩種串補并無差別，因此可以選擇兩種形式中的一種作為運行方式。Generation of harmonics在系統(tǒng)受到大的擾動時,可迅速調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,改變串聯(lián)電容的補償度。統(tǒng)一潮流控制器用于串聯(lián)補償時，Vse=Vc，且Vc與線路電流I相位相差。檢測量 控制參量STATCOM的

6、工作原理相量圖當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間(acri,180內(nèi)時，TCSC呈現(xiàn)容性等效電抗運行特性。SSSC實質(zhì)上是有源可控串補式中： 工頻角頻率。因此只要對晶閘管導(dǎo)通角進行精確控制，就可以對TCSC的等值電抗快速、連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)，從而為系統(tǒng)提供可控串聯(lián)補償。在接線形式上兩種串補并無差別，因此可以選擇兩種形式中的一種作為運行方式。電容電流由兩部分組成，一是線路電流，一是電抗支路電流。SVC10/3/202212提高負載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高10/3/20221310/1/202213TCR - 晶閘管控制的電抗器Continuous control No tran

7、sients Generation of harmonics10/3/202214TCR - 晶閘管控制的電抗器Continuous cont10/3/20221510/1/20221510/3/20221610/1/202216STATCOM10/3/202217STATCOM10/1/202217 STATCOM的工作原理相量圖 單相等值電路相量圖10/3/202218 STATCOM的工作原理相量圖 STATCOM原理10/3/202219STATCOM原理10/1/202219基波相量圖10/3/202220基波相量圖10/1/202220STATCOM的優(yōu)越性無功電流 電壓 SVGS

8、VC10/3/202221STATCOM的優(yōu)越性無功電流SVGSVC10/1/2022可控串補TCSC的結(jié)構(gòu)圖TCSC 的原理接線圖 10/3/202222可控串補TCSC的結(jié)構(gòu)圖TCSC 的原理接線圖 10/1/210/3/20222310/1/20222310/3/20222410/1/202224可控串補的功能1、可以連續(xù)調(diào)節(jié)等值串聯(lián)電容的容抗，進行潮流控制。2、可提高輸電線的輸電容量或提高互連電網(wǎng)的傳輸能量。3、可緩解系統(tǒng)中某個支路的過負荷問題，可控串補比普通串補更能適應(yīng)多種系統(tǒng)情況。4、可以阻尼由于系統(tǒng)阻尼不足或由于系統(tǒng)擾動引起的低頻功率振蕩,提高動態(tài)穩(wěn)定性。5、可提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)

9、穩(wěn)定性。在系統(tǒng)受到大的擾動時,可迅速調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,改變串聯(lián)電容的補償度。6、可抑制次同步振蕩。一種方法是在發(fā)生次同步振蕩時,迅速調(diào)整串聯(lián)電容至最小值,對于次同步頻率,TCSC呈感抗,這樣便會對SSR起很強的阻尼作用。另一種方法是采集當(dāng)?shù)氐碾娏?、電?用矢量合成的方法獲得遠方發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相位,經(jīng)過處理后用作對發(fā)電機軸振動的阻尼。10/3/202225可控串補的功能1、可以連續(xù)調(diào)節(jié)等值串聯(lián)電容的容抗，進行潮流控 當(dāng)IcIL，即XcIL，即XcXl時，線路電流與電容電流同相當(dāng)IcXl時，線路電流與電抗器電流同相位，電容電壓超前線路電流90，并聯(lián)阻抗呈感性，相量圖如圖。如果在電抗支路中串聯(lián)晶閘管

10、開關(guān)，對電抗進行相控，當(dāng)改變晶閘管的觸發(fā)角時，就可改變支路電抗的電流，即改變并聯(lián)阻抗的大小與性質(zhì)。因此只要對晶閘管導(dǎo)通角進行精確控制，就可以對TCSC的等值電抗快速、連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)，從而為系統(tǒng)提供可控串聯(lián)補償。 可控串補的功能10/3/202227當(dāng)IcXl時，線路電流與電抗器電流同相位，電可控串補的基頻阻抗 由電抗器和電容器組成的并聯(lián)回路，其等效阻抗取決于兩者的關(guān)系。 當(dāng)電容器容抗小于電抗器感抗時，其等值阻抗呈容性，且等效容抗值不低于電容器實際容抗。 當(dāng)電容器容抗大于電抗器感抗時，其等值阻抗呈感性，且等效電抗值不低于電抗器實際感抗。 當(dāng)電容器容抗等于電抗器感抗時，系統(tǒng)構(gòu)成并聯(lián)諧振回路。10

11、/3/202228可控串補的基頻阻抗 由電抗器和電容器組成的并可控串補的基頻阻抗 基頻阻抗的表達式： 式中： 工頻角頻率。 為電容器和電抗器環(huán)路的諧振角頻率。10/3/202229可控串補的基頻阻抗 基頻阻抗的表達式：10/1/20222可控串補的控制原理 可控串補的控制原理是根據(jù)各種控制目的(系統(tǒng)穩(wěn)定控制、恒功率控制、恒阻抗控制等)，得出要求串補輸出的基波阻抗值，再根據(jù)圖中所示的曲線得到與該阻抗值對應(yīng)的觸發(fā)角。 10/3/202230可控串補的控制原理 可控串補的控制原理是根據(jù)各種可控串補的控制原理TCSC晶閘管觸發(fā)延遲角的控制范圍是90到180，在該范圍內(nèi)，TCSC的穩(wěn)態(tài)阻抗特性分為容性運

12、行區(qū)和感性運行區(qū)。在感性運行區(qū)和容性運行區(qū)之間的轉(zhuǎn)換過程中，要經(jīng)過一個諧振點。與諧振點對應(yīng)的控制觸發(fā)延遲角acri的大小由電容和電感的參數(shù)決定。當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間(acri,180內(nèi)時，TCSC呈現(xiàn)容性等效電抗運行特性。觸發(fā)延遲角為180時對應(yīng)于晶閘管全關(guān)斷運行模式，對應(yīng)的等效容抗數(shù)值最小，即電容器標(biāo)稱容抗XC，標(biāo)幺值為1.0p.u.。10/3/202231可控串補的控制原理TCSC晶閘管觸發(fā)延遲角的控制范圍是90可控串補的控制原理從180逐漸減小觸發(fā)延遲角(增大觸發(fā)越前角)，TCSC等效容抗逐漸增大，對應(yīng)于容性微調(diào)運行模式。當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間90, acri)內(nèi)時，TCSC呈

13、現(xiàn)感性等效電抗運行特性。觸發(fā)延遲角為90時等效感抗數(shù)值最小，對應(yīng)晶閘管旁路運行模式，等效感抗在數(shù)值上等于電容電抗和電感電抗并聯(lián)，一般遠小于1.0p.u.。從90開始逐漸增大觸發(fā)延遲角，在達到諧振角acri之前，TCSC等效感抗逐漸增大，對應(yīng)于感性微調(diào)運行模式。 10/3/202232可控串補的控制原理從180逐漸減小觸發(fā)延遲角(增大觸發(fā)越前10/3/20223310/1/20223310/3/20223410/1/20223410/3/20223510/1/202235TCR - 晶閘管控制的電抗器Continuous control No transients Generation of h

14、armonics10/3/202236TCR - 晶閘管控制的電抗器Continuous contSVC與TCSC阻抗特性比較10/3/202237SVC與TCSC阻抗特性比較10/1/202237統(tǒng)一潮流控制器用于電壓調(diào)節(jié)時，相當(dāng)于一個步長無限小的可變分接頭變壓器。檢測量 控制參量與諧振點對應(yīng)的控制觸發(fā)延遲角acri的大小由電容和電感的參數(shù)決定。靜止同步串聯(lián)補償器SSSC但進相運行對系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和發(fā)熱有不良影響，運行中限制較嚴(yán)。STATCOM的工作原理相量圖TCPST（晶控移相器）電壓觸發(fā)延遲角為90時等效感抗數(shù)值最小，對應(yīng)晶閘管旁路運行模式，等效感抗在數(shù)值上等于電容電抗和電感電抗并聯(lián)，一

15、般遠小于1.TCSR（晶控串聯(lián)電抗器）STATCON（靜止同步補償器）5、可提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。由于性價比較高，目前我國廣泛使用的是靜止補償器(SVC)?？煽卮a的兩種方案 1、在串聯(lián)電容器旁并聯(lián)雙向的晶閘管開關(guān)及電抗器，晶閘管開關(guān)或關(guān)或閉，電抗器或并入或切除，實現(xiàn)兩點控制，比較簡單，不會發(fā)生電容和電感并聯(lián)工頻諧振，即分階控制方式。 2、連續(xù)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，可連續(xù)改變串聯(lián)電容電抗組的電抗。這種可控串補也稱先進串補（ASC），目前世界各國研究的重點是這種TCSC串補。 在接線形式上兩種串補并無差別，因此可以選擇兩種形式中的一種作為運行方式。 研究（ASC）型可控串補，應(yīng)用的是靜止補償器

16、（SVC）中的固定電容器（FC）和晶閘管控電抗器（TCR）的熟悉技術(shù)特性。 TCSC與SVC的主要差別在電源類型方面，SVC是電壓源型， TCSC是電流源型。10/3/202238統(tǒng)一潮流控制器用于電壓調(diào)節(jié)時，相當(dāng)于一個步長無限小的可變分接靜止同步串聯(lián)補償器SSSC靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）：（Static Synchronous Series Compensator）SSSC與STATCOM，采用相同的電路結(jié)構(gòu)，多為三相電壓源型逆變器，串聯(lián)接入系統(tǒng)。SSSC的原理：通常是通過向線路注入一與其電流相差90度的可控電壓，以快速控制線路的有效阻抗，從而進行有效的系統(tǒng)控制。10/3/202239

17、靜止同步串聯(lián)補償器SSSC靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）：1靜止同步串聯(lián)補償器 SSSC與TCSC不同之處：TCSC串入線路中可以等效成可變?nèi)菘勾氲腟SSC可以等效成電壓源，通過控制換流器，可連續(xù)改變其輸出電壓的幅值和相位，從而改變線路兩端的電壓(幅值和相位)，實現(xiàn)對線路有功、無功潮流的控制和阻尼系統(tǒng)的功率振蕩，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限的目的。 10/3/202240靜止同步串聯(lián)補償器 SSSC與TCSC不同之處：10/1/SSSC的原理圖線路首端末端SSSC的原理圖10/3/202241SSSC的原理圖線路首端末端SSSC的原理圖10/1/202接線圖10/3/202242接線圖10/1/20

18、2242SSSC的特點和優(yōu)點10/3/202243SSSC的特點和優(yōu)點10/1/202243SSSC實質(zhì)上是有源可控串補SSSC的特性與模型10/3/202244SSSC實質(zhì)上是有源可控串補SSSC的特性與模型10/1/2SSSC的特性與模型10/3/202245SSSC的特性與模型10/1/20224510/3/20224610/1/202246統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）的結(jié)構(gòu) Vi I Vj Vj Vsh Vse 并聯(lián)逆變器1 串聯(lián)逆變器2 檢測量 控制參量控制10/3/202247統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）的結(jié)構(gòu) Vi 10/3/20224810/1/20224810/3/20224910/1/202249統(tǒng)一潮流控制器的基本功能統(tǒng)一潮流控制器的基本作用功能圖 電壓調(diào)節(jié) 串聯(lián)補償 相位調(diào)節(jié) 組合功能 10/3/202250統(tǒng)一潮流控