柔性交流輸電系統(tǒng)的基本概念

柔性交流輸電系統(tǒng)課程的主要內(nèi)容柔性交流輸電系統(tǒng)概述電壓型變流器并聯(lián)補(bǔ)償與靜止無功補(bǔ)償器靜止同步補(bǔ)償器串聯(lián)補(bǔ)償器1.1現(xiàn)代電力系統(tǒng)概述1.2FACTS的功能和定義1.3FACTS控制器分類與簡介1.4FACTS發(fā)展應(yīng)用第一章柔性交流輸電系統(tǒng)的基本概念1875年，比利時工程師格拉姆將改造后的發(fā)電機(jī)安裝在法國巴黎北火車站發(fā)電廠，該廠是世界第一座火電廠，專供弧光燈用電一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況1.1現(xiàn)代電力系統(tǒng)概況第一個完整電力系統(tǒng)由愛迪生在紐約城歷史上有名的皮埃爾大街站建成。1882年9月投入運(yùn)行，由1臺蒸汽機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)經(jīng)過110V地下電纜供給半徑約1.5km面積內(nèi)的59盞白熾燈。直流電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)、電纜、熔絲、電表和負(fù)荷一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況初期采用直流，其無法遠(yuǎn)距離送電的局限性顯露出來，輸電要高電壓，而發(fā)用機(jī)電壓低，需要采用基于交流的變壓輸電技術(shù)19世紀(jì)90年代交直流標(biāo)準(zhǔn)之爭，愛迪生主張直流，西屋偏好交流，激烈辯論1888年，特斯拉獲得了交流電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電系統(tǒng)的若干專利1891年，第一條三相交流高壓輸電線路在德國運(yùn)行，從拉芬鎮(zhèn)到法蘭克福全長178公里，電壓15.2kV，輸送功率200kW1889年，北美洲第一條單相交流輸電線路在俄勒岡州的威拉姆特瀑布和波特蘭之間建成并投入運(yùn)行，輸電電壓為4kV，距離為21km到1995年世界上交流輸電的最高電壓已達(dá)了1150kV,輸送距離最長為1900km，設(shè)計(jì)最大的單機(jī)容量為1300MW，但多降壓運(yùn)行高壓交流（highvoltagealternativecurrent,HVAC)輸電電壓等級標(biāo)準(zhǔn)化，我國高電壓等級為110kV、220kV和330kV，超高電壓等級為500kV和750kV,特高壓等級為1000kV一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況50年代，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，基于整流、逆變的遠(yuǎn)距離、大容量直流輸電技術(shù)（highvoltagedirectcurrent,HVDC)得到了廣泛應(yīng)用瑞典于1954年在該國內(nèi)陸與哥德蘭島之間建造的10-20MW直流輸電系統(tǒng)1972年前后，首個采用晶閘管的全固態(tài)商業(yè)化HVDC，伊爾河背靠背（backtoback）工程投入運(yùn)營。現(xiàn)時全球輸電距離最長的高壓直流輸電系統(tǒng)，是位于我國境內(nèi)的向家壩水電站至上海之間的±800kV，6400MW輸電系統(tǒng)，全長2,071公里。2009年，瑞士ABB集團(tuán)和西班牙Abengoa集團(tuán)合作，開始建設(shè)連接巴西西北部兩座新水電站和圣保羅的超過2500公里輸電線路。該線路預(yù)計(jì)將在2012年建成，建成后將成為世界最長的高壓直流輸電系統(tǒng)。2004年，50年之際，全球HVDC工程95項(xiàng)，總傳輸容量高達(dá)70GW，同時加快了對更高電壓等級（1000kV，1200kV)和輕HVDC（HVDClight）的研究一、電力系統(tǒng)發(fā)展概況特高壓交流-直流輸電多種一次能源

除傳統(tǒng)火電、水電外，可再生能源發(fā)電技術(shù)日益完善，分布式發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占比例逐漸上升機(jī)組容量增大

發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量和大機(jī)組占總裝機(jī)容量的比例不斷提高，2004年世界上最大火電機(jī)組和水電機(jī)組達(dá)到1300MW和700MW，分別安裝在美國的Cumberland電廠和我國的三峽水電站高電壓、遠(yuǎn)距離和大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)輸電

如美加聯(lián)合電網(wǎng)和西歐聯(lián)合電網(wǎng)，我國形成了東北、華北、華中、華東和南方五大區(qū)電網(wǎng)的交直流互聯(lián)二、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)更加重視電能質(zhì)量精密加工工業(yè)、自動化生產(chǎn)線等對電能質(zhì)量要求較高自動化水平大大提高

能量管理系統(tǒng)（energymanagementsystem/supervisorycontroldataacquisition,EMS/SCADA)，廣域測量系統(tǒng)（wide-areameasurmentsystem,WAMS),區(qū)域穩(wěn)定控制、管理信息系統(tǒng)（managementinformationsystem，MIS）等電力工業(yè)逐步引入市場化機(jī)制

我國十五期間的“廠網(wǎng)分開，競價(jià)上網(wǎng)”大停電事故對社會的影響日益增大

二、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)電網(wǎng)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)合理利用能源，有利于各種資源的開發(fā)——西電東輸、南北互供80％的水能資源分布在四川、云南西藏等西部地區(qū)煤炭資源保有儲量的76％分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等北部地區(qū)陸地風(fēng)能主要集中在“三北”地區(qū)（東北、華北北部、西北）我國2/3以上的能源需求集中在東中部地區(qū)提高供電可靠性減少備用容量可安裝大容量發(fā)電機(jī)組，有利于降低造價(jià)，單位電量能耗小有利于安排檢修計(jì)劃提高經(jīng)濟(jì)性二、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)京津唐長江三角洲珠江三角洲北通道中通道南通道西電東送三、提高傳輸容量？電網(wǎng)的傳輸容量是指電網(wǎng)在一系列的約束條件下能夠傳輸功率的能力。熱穩(wěn)定極限

設(shè)備上限溫升對應(yīng)的傳輸功率設(shè)備絕緣極限

設(shè)備的允許工作電壓通常不超過額定值的10%理想線路的極限傳輸功率理想線路能流過的最大功率，靜態(tài)穩(wěn)定極限功率電力系統(tǒng)穩(wěn)定性限制表現(xiàn)形式：電壓穩(wěn)定功角穩(wěn)定頻率穩(wěn)定數(shù)學(xué)定義：小擾動電壓穩(wěn)定大擾動電壓穩(wěn)定時間上分：短期穩(wěn)定中長期穩(wěn)定三、提高傳輸容量？電力系統(tǒng)穩(wěn)定性限制決定的傳輸容量極限小于其他因素電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的本質(zhì)是功率平衡，需要通過快速的潮流調(diào)節(jié)來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性傳統(tǒng)慢動態(tài)或者不能動態(tài)、連續(xù)調(diào)節(jié)的手段在提高穩(wěn)定性方面的作用非常有限，如固定串聯(lián)電容器、機(jī)械式投切并聯(lián)電容器、調(diào)整移相器或變壓器抽頭最大功率振蕩幅度達(dá)500MW（湖南五崗線）,波及湖南、湖北、河南3省電網(wǎng)，是目前華中電網(wǎng)WAMS監(jiān)測到的覆蓋面積最大的區(qū)域低頻振蕩，振蕩頻率為0.41Hz。2008年1月21日

FACTS

建立在電力電子或其它靜止型控制器基礎(chǔ)之上的、能提高可控性和增大電力傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。定義1986年，美國電力系統(tǒng)專家N.G.Hingorani博士提出一、FACTS設(shè)備的功能和定義

IEEEPESTaskForceoftheFACTSWorkingGroup1.2FACTS的功能和定義FACTS代表一種靈活性更好的交流輸電系統(tǒng)，有別于以往的交流輸電系統(tǒng)；FACTS結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是電力電子器件與其它(如電容器、電抗器之類)無源元件的組合；FACTS的目的是要提高輸電系統(tǒng)的可控性、保證電能質(zhì)量，并能增強(qiáng)系統(tǒng)傳輸能力。

一、FACTS設(shè)備的功能和定義

輸電網(wǎng)：較大范圍地控制潮流使之按指定路徑流動。保證輸電線的負(fù)荷可以接近熱穩(wěn)定極限，但不會出現(xiàn)過負(fù)荷。在控制的區(qū)域內(nèi)可以傳輸更多的功率，因而能減少發(fā)電機(jī)的熱備用。在系統(tǒng)短路和設(shè)備故障情況下，能夠防止出現(xiàn)線路連鎖跳閘的“骨牌效應(yīng)”

。阻尼可能會損壞設(shè)備或限制輸電容量的各種電力系統(tǒng)振蕩

一、FACTS設(shè)備的功能和定義

配電領(lǐng)域：有效解決電能質(zhì)量問題一、FACTS設(shè)備的功能和定義

設(shè)備名電壓跌落造成的影響制冷電子控制器電壓低于80%時，控制器動作將制冷機(jī)切除，產(chǎn)生巨大損失可編程控制器電壓低于81%時，某些新型的PLC將停止工作精密機(jī)械工具精細(xì)作業(yè)的電機(jī)，電壓低于90%，持續(xù)時間超過3個周波，電機(jī)會跳閘直流電機(jī)電壓低于80%，直流電機(jī)跳閘影響對象諧波造成的影響電壓波峰電壓波形峰值處變平，依賴電壓峰值工作的設(shè)備實(shí)效中線電流中性點(diǎn)電流增大，中性點(diǎn)對地電壓升高，負(fù)荷電壓下降供電變壓器渦流損耗增加，降低變壓器使用容量功率因數(shù)功率因數(shù)降低，增大供電變壓器容量傳統(tǒng)的電能質(zhì)量控制設(shè)備一般都是由無源元件或是帶有旋轉(zhuǎn)部分的裝置組成。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量控制很多是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，完全依靠發(fā)電機(jī)組和無源元件完成電能質(zhì)量的控制已經(jīng)不太有效。FACTS技術(shù)的出現(xiàn)，使得電能質(zhì)量控制的概念以及實(shí)現(xiàn)手段發(fā)生了根本性的變化（DFACTS設(shè)備：有源濾波器、靜止無功補(bǔ)償器、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器、固態(tài)切換開關(guān)）FACTS裝置所起到的作用大小，除了與控制技術(shù)有關(guān)外，很大程度上還取決于電力電子器件容量的大小。一、FACTS設(shè)備的功能和定義

010203040功率容量MVA1990198019702000年（）晶片直徑（英寸）晶閘管2.5KV1KA(2)4KV1.5KA(3.5)12KV1KA(4)8KV4KA(6)GTO4.5KV2KA(2.5)4.5KV3KA(3)4.5KV4KA(3.5)6KV6KA(6)GCT4.5KV3KA(3.5)4.5KV4KA(4)6KV4KA(4)HVIGBT4.5KV0.9KA晶閘管雙向晶閘管MOSFETGCTGTOIGBT(Discrete)IGBTMolduleIPM器件額定容量10k100M10M1M1k100k1001010工作頻率(HZ)1M10k100k1k100電力電子器件正朝著容量越來越大、頻率越來越高的方向發(fā)展。二、交流輸電系統(tǒng)中的潮流控制

60Ω1280MW700MW60Ω715.2MW40ΩABC600MW115.2MW546.8MW700MW60/2Ω1280MW680MW60Ω570.8MW40ΩABC600MW29.2MW709.2MW增建新的電路，交流電路或者HVDC串聯(lián)阻抗補(bǔ)償串聯(lián)無功電壓補(bǔ)償60Ω1280MW680MW60Ω697.7MW40ΩABC600MW97.7MW582.3MW-4.2Ω60Ω1280MW680MW60Ω697.2MW40ΩABC600MW97.2MW582.8MW4ΩB-C上采用感性串聯(lián)補(bǔ)償A-C上采用容性串聯(lián)補(bǔ)償二、交流輸電系統(tǒng)中的潮流控制

60Ω1280MW680MW60Ω697.7MW40ΩABC600MW97.7MW582.3MW4Ω在A-C線路上采用移相器60Ω1280MW680MW60Ω698.4MW40ΩABC600MW98.4MW581.6MW40Ω在A-C線路中點(diǎn)處采用并聯(lián)無功補(bǔ)償二、交流輸電系統(tǒng)中的潮流控制

60Ω1280MW680MW60Ω695.2MW40ΩABC600MW95.2MW548.8MW40Ω二、交流輸電系統(tǒng)中的潮流控制

方法控制參數(shù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性建設(shè)HVDC/HVAC線路線路等效阻抗投資達(dá)、建設(shè)周期春能夠，受輸電走廊的限制，運(yùn)行和控制簡單，可靠性最高采用串聯(lián)阻抗補(bǔ)償器線路等效阻抗投資小、運(yùn)行和控制相對復(fù)雜采用移相器相角差采用并聯(lián)補(bǔ)償器節(jié)點(diǎn)電壓采用綜合型潮流控制器多個參數(shù)采用綜合潮流控制的方法IPFCU2∠d2U1∠d1DULI=?UL/x相位滯后?UL90°

I12U1∠d1U2∠d2P&QIx相對于端點(diǎn)電壓來說，線路壓降?UL很小，且相位角d也很小。三、FACTS技術(shù)在輸電網(wǎng)中的潮流控制中的應(yīng)用U1處有功電流：

Ip1=(U2sind)/xU1處無功電流：

Iq1=(U1-U2cosd)/xU1處有功功率：

P1=U1(U2sind)/xU1處無功功率：

Q1=U1(U1-U2cosd)/xU1U2U1sindU1cosdU2sinddIq1=(U1-U2cosd)/x(U1-U2cosd)U2cosdIp1=U2sind/xIf1f1U2sind

=Ixcosf1=Ip1xU1-U2cosd

=Ixsinf1=Iq1x

三、FACTS技術(shù)在輸電網(wǎng)中的潮流控制中的應(yīng)用Pmax180°90°PowerP=——sindU1U2X0°dIU2U1U1-U2注入電壓IU1-U2U2U1I三、FACTS技術(shù)在輸電網(wǎng)中的潮流控制中的應(yīng)用FACTS設(shè)備改變線路潮流的基本方式控制線路阻抗X可有效控制線路的電流，它是控制潮流最有效的方法。當(dāng)傳輸角d（或功角）較小時，控制線路阻抗X或d可有效控制有功功率。在輸電線路中以串聯(lián)方式注入一個電壓源，并假定它的相量垂直于線路電流，則對這個注入電壓的控制可使線路電流幅值增大或減小，因而能顯著改變有功功率的潮流（如靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，SSSC）。調(diào)節(jié)注入電壓的幅值和它與端點(diǎn)電壓之間的相位，可控制線路電流的大小和相位。串聯(lián)控制器的容量通常占線路傳輸容量很少的一個百分比。三、FACTS技術(shù)在輸電網(wǎng)中的潮流控制中的應(yīng)用1.3FACTS控制器的分類與簡介FACTS控制器串聯(lián)型控制器并聯(lián)型控制器串并組合型控制器串串組合型控制器一、FACTS設(shè)備的基本類型

串聯(lián)型控制器相當(dāng)于一個可變阻抗，可以是電容器，電抗器等，也可以是一個由電力電子器件組成的可變阻抗。

GCSC（GTOthyristorcontrolledcapacitor）GTO控制串聯(lián)電容器TSSC（thyristorswitchedseriescapacitor,)晶閘管投切串聯(lián)電容器TCSC（thyristorcontrolledseriescapacitor,)晶閘管控制串聯(lián)電容器一、FACTS設(shè)備的基本類型

串聯(lián)型控制器串聯(lián)型控制器也能以可控串聯(lián)電壓源（基于電壓型變流器）的形式接入線路，只要該串聯(lián)電壓與流過它的線路電流正交，串聯(lián)控制器只能提供或吸收可變的無功功率，在其它任何相位關(guān)系時，則此串聯(lián)電壓都會涉及到有功功率的交換。

SSSC(staticsynchronousseriescompensator）靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器一、FACTS設(shè)備的基本類型

串聯(lián)型控制器并聯(lián)型控制器可以是可變阻抗，可控電流源，或者是它們的組合。并聯(lián)型控制器在并聯(lián)連接點(diǎn)處給系統(tǒng)注入一個電流。只要該注入電流與母線電壓之間的相角差為90°，則并聯(lián)控制器只能提供或吸收可變無功功率，任何其它的相位關(guān)系均涉及有功功率的交換。TCR（thyristorcontrolledreactor)晶閘管控制電抗器TSR(thyristorswitchedreactor),晶閘管投切電抗器TSC（thyristorswitchedcapacitor)，晶閘管投切電容器STATCOM（staticsynchronouscompensator)靜止同步補(bǔ)償器并聯(lián)型控制器一、FACTS設(shè)備的基本類型

該類控制器是單個并聯(lián)和串聯(lián)控制器的組合，這些獨(dú)立的控制器之間能夠相互協(xié)調(diào)工作UPFC（unifiedpowerflowcontroller），統(tǒng)一潮流控制器組合的并聯(lián)和串聯(lián)控制器一般是用并聯(lián)部分給系統(tǒng)注入電流；用串聯(lián)部分在線路上注入一個電壓。直流連接串并聯(lián)組合型控制器一、FACTS設(shè)備的基本類型

這類控制器可以是各自獨(dú)立的串聯(lián)控制器的組合。此類控制器中，串聯(lián)控制器能獨(dú)立地對各自所控制的線路進(jìn)行串聯(lián)無功補(bǔ)償控制，也可通過直流側(cè)的連接與交流系統(tǒng)交換有功功率IPFC（interlinepowerflowcontroller）,線間潮流控制器直流連接串串組合型控制器一、FACTS設(shè)備的基本類型

根據(jù)電力電子元件特性及其控制器主電路中的作用晶閘管控制、投切型（thyristorcontrolledorswitchedtype)

基于變換器型（converter-basedtype），可控型器件（開通或者關(guān)斷）一、FACTS設(shè)備的基本類型

電壓源型變流器電流源型變流器+-二、并聯(lián)型設(shè)備的定義

基于變換器型（converter-basedtype）電壓型設(shè)備占有較大的市場，成為絕大多數(shù)FACTS設(shè)備變流器的基本組成部分靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)電壓型或者電流型并聯(lián)在系統(tǒng)上，可控制其容性或感性輸出電流，且STATCOM的最大容性或感性輸出電流不依賴交流系統(tǒng)電壓。APF有源濾波器+-基于變換器型（converter-basedtype）電池儲能系統(tǒng)帶有化學(xué)儲能系統(tǒng)的并聯(lián)式電壓型變流器，該變流器可與交流系統(tǒng)進(jìn)行快速的有功功率和無功功率的交換鋰電池、鉛酸電池、超導(dǎo)儲能

接口儲能設(shè)備-+帶有儲能的STATCOM基于變換器型（converter-basedtype）蓄電池組柜正面超級電容器組柜正面30kVA儲能用PCS基于變換器型（converter-basedtype）30kVA電池儲能用PCS基于變換器型（converter-basedtype）30kVA電池儲能用PCS靜止無功補(bǔ)償器(SVC)一種并聯(lián)聯(lián)接的靜止無功發(fā)生器或吸收器，它的輸出電流可調(diào)節(jié)為容性或感性，以便保持或控制電力系統(tǒng)的一些特定參數(shù)（典型參數(shù)一般為母線電壓）。

晶閘管控制、投切型晶閘管控制的電抗器(TCR)一種并聯(lián)聯(lián)接的晶閘管控制的電感，其有效電抗值由晶閘管以不斷變化的部分導(dǎo)通方式來控制。晶閘管投切電抗器（TSR）一種并聯(lián)聯(lián)接的晶閘管切投電感，其有效電抗由晶閘管以全部導(dǎo)通或零導(dǎo)通的階躍變化方式來控制。

晶閘管投切電容器（TSC）一種并聯(lián)聯(lián)接的晶閘管投切電容器，其有效電抗由晶閘管以全部導(dǎo)通或零導(dǎo)通的階躍變化方式來控制。

晶閘管控制、投切型靜止無功發(fā)生器(Staticvargenerator/absorberSVG)包括晶閘管控制/投切的電容器、電抗器及STATCOM等，SVC和STATCOM都屬于此類靜止補(bǔ)償系統(tǒng)（staticvarsystem,SVS)靜止式及機(jī)械式的并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置的輸出進(jìn)行協(xié)調(diào)而構(gòu)成的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)，SVG與機(jī)械式無功補(bǔ)償設(shè)備的組合晶閘管控制的制動電阻一種并聯(lián)聯(lián)接的晶閘管投切電阻器，用于增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時能減小發(fā)電機(jī)組的加速功率。

靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC）一種靜止型無外部電能支撐的串聯(lián)同步補(bǔ)償器，其輸出電壓與線路電流相量正交，且輸出電壓的控制與線路電流無關(guān)，能實(shí)現(xiàn)增加或減小整條線路阻抗上的電抗性電壓降，從而達(dá)到控制傳輸功率的目的.線路+-三、串聯(lián)型設(shè)備的定義

基于變換器型（converter-basedtype）線路接口電路儲能設(shè)備+-帶有儲能的SSSC通過儲能設(shè)備（如電池儲能系統(tǒng)）與串聯(lián)控制器相連，就能控制注入電壓與線路電流之間的相位，因而它不僅能與交流系統(tǒng)進(jìn)行無功功率的交換，而且還能進(jìn)行有功功率的交換。基于變換器型（converter-basedtype）晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）一種容性電抗補(bǔ)償器，它由串聯(lián)電容器組與晶閘管控制的電抗器并聯(lián)組成，以提供平滑變化的容性串聯(lián)電抗。

線路晶閘管投切串聯(lián)電容器（TSSC）一種容抗補(bǔ)償器，由串聯(lián)電容器組與晶閘管投切電抗器并聯(lián)組成，以提供串聯(lián)容抗的分段控制。晶閘管控制、投切型晶閘管控制串聯(lián)電抗器（TCSR）一種感抗補(bǔ)償器，由串聯(lián)電抗器與晶閘管控制的電抗器并聯(lián)組成，以得到平滑變化的串聯(lián)感性電抗。線路晶閘管投切串聯(lián)電抗器（TSSR）一種感抗補(bǔ)償器，由串聯(lián)電抗器與晶閘管控制電抗器并聯(lián)組成，以得到串聯(lián)感抗的分段控制。晶閘管控制、投切型線間潮流控制器(IPFC)由兩個或多個靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器組成的控制器，它們的直流側(cè)互聯(lián)在一起，以利于每條線路的有功功率在不同SSSC的交流端子之間雙向流動，各SSSC能獨(dú)立地提供無功補(bǔ)償、調(diào)節(jié)每條線路上的有功功率潮流，并維持所希望的潮流分布，或者能控制各線路間的無功功率潮流。四、串串組合型設(shè)備的定義

線路n線路2線路1變流器2變流器1變流器n光纖連接直線母線控制＋－＋－＋－變電站旁路設(shè)施包含n個變流器的線間潮流控制器每個變流器可以從各自控制的輸電線路向公共直流母線提供有功功率，因而可以用輕載線路傳送過負(fù)荷線路的有功功率。統(tǒng)一潮流控制器

將STATCOM和SSSC的直流側(cè)連接在一起的組合裝置。它容許有功功率在SSSC的串聯(lián)輸出端和STATCOM的并聯(lián)輸出端之間雙向流動。在沒有外部儲能的條件下，能提供串聯(lián)線路有功和無功電流補(bǔ)償。通過注入相角沒有限制的串聯(lián)電壓，UPFC可以有選擇地控制線路上的有功和無功功率潮流。UPFC也可獨(dú)立地提供可控并聯(lián)無功補(bǔ)償。STATCOMSSSC直流連接統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）各種控制器的控制特征

序號FACTS控制器控制特征靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM無儲能電源)電壓控制、無功補(bǔ)償、阻尼振蕩、電壓穩(wěn)定性靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM有儲能電源BESS、SMES、大容量電容器)電壓控制、無功補(bǔ)償、阻尼振蕩、暫態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、自動增益控制電壓控制、無功補(bǔ)償、阻尼振蕩、電壓穩(wěn)定性、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性靜止無功補(bǔ)償器（SVC、TCR、TSC、TSR）阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性晶閘管控制的制動電阻器（TCBR）2134靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC無儲能電源）電流控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、故障電流限制靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC有儲能電源）電流控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性電流控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、故障電流限制晶閘管控制的串聯(lián)電容器（TCSC、TSSC）電流控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、故障電流限制晶閘管控制的串聯(lián)電抗器（TCSR、TSSR）6578晶閘管控制的移相變壓器(TCPST或TCPR)有功功率控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性9統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）有功和無功功率控制器、電壓控制、無功補(bǔ)償、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、故障電流限制暫態(tài)和動態(tài)電壓限制晶閘管控制的電壓限制器(TCVL)無功功率控制、電壓控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性晶閘管控制的電壓調(diào)節(jié)器(TCVR)101112線間潮流控制器(IPFC)無功功率控制、電壓控制、阻尼振蕩、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性13APF(Activepowerfilter)有源電力濾波器五、DFACTS設(shè)備

DVR(Dynamicvoltageregulator)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器1.4FACTS的發(fā)展應(yīng)用FACTS的概念之前，已出現(xiàn)一些電力電子控制器了，它們現(xiàn)都已融入FACTS技術(shù)行列之中(如SVC，上個世紀(jì)70年代首先由美國通用電氣公司投入商業(yè)運(yùn)行)。電壓型變流器（VSC）用于電力系統(tǒng)是日本最早起步的，1980年第一個基于晶閘管的電壓型STATCOM在日本誕生，容量為20MVA。1991年，第1個基于GTO的80MVA的STATCOM在日本投入運(yùn)行。第一個串聯(lián)型控制器—次同步振蕩阻尼器，由Hingorani博士發(fā)明，是一個小功率的串聯(lián)電容阻抗控制器，西門子公司于1984年在加利福尼亞對它的性能進(jìn)行了論證。世界上第一個三相TCSC由ABB公司于1992年在美國凱恩塔電站投入運(yùn)行，它使該條線路的輸送容量幾乎增加了30％。1995年在沙利文電站建成的STATCOM，是美國歷史上第一個采用GTO的大型FACTS裝置，容量為100MVA,它是FACTS發(fā)展史上的一個重要里程碑.日本關(guān)西電力犬山開關(guān)站199180MVASVG或

STATCOM裝置種類應(yīng)用單位

投入年度容量

日本東京電力新信濃變電站

199250MVA美國田納西州沙利文電站

1995

100MVA美國肯塔基州艾內(nèi)茲電站1997160MVA英國白金漢郡克萊登電站

199775MVA丹麥瑞賴斯比/海德(配電)

1998

8MVA

美國華盛頓州西雅圖鋼鐵公司

20005MVA德克薩斯某一電弧爐補(bǔ)償199880MVA中國河南電力局*

199920MVA

美國－墨西哥交界

200036MVA美國埃塞克斯電站2001＋133/－40MVA

美國紐約奧克代爾電站

2002200MVA

美國特勒嘎電站

2003100MVA具有標(biāo)志性的主要實(shí)用化的FACTS裝置

美國電力公司卡若瓦河/西弗吉尼亞1991345kV系統(tǒng)，線路阻抗補(bǔ)償從0～60%，晶閘管控制分相組合的串聯(lián)電容器TSSC裝置種類應(yīng)用單位投入年度容量美國西部電力局凱恩塔/亞利桑那1992500kV系統(tǒng)，267MVATCSC美國邦維爾電力局斯萊特電站1993巴西因佩拉特里斯電站

1999230kV系統(tǒng)，50MVAUPFC

1998SSSC138kV,160MVA;STATCOM160MVA;GTO6kV/4kA美國肯塔基州電力公司艾內(nèi)茲電站韓國剛金電站2004154kV，80MVA澳大利亞黑墻電站約1999300MVASVC或RSVC裝置種類應(yīng)用單位投入年度容量200MVASTATCOM，200MVASSSC100MVASTATCOM,100MVASSSC兩個100MVA逆變器兩個100MVAIPFC運(yùn)行CSC美國紐約馬西山電站2003澳大利亞布雷馬電站約1999230MVA美國紐約奧克代爾電站2001200MVASTATCOM，135MVA電容器組STATCOM除了應(yīng)用于輸電系統(tǒng)外，還成功應(yīng)用于發(fā)電和配電系統(tǒng)中。發(fā)電系統(tǒng)：如用STATCOM或SVC改善風(fēng)電場的電能質(zhì)量；1998年丹麥利用8Mvar的STATCOM改善24MW的風(fēng)電場的電能質(zhì)量。配電系統(tǒng)：如用D-STATCOM解決碾碎機(jī)電動機(jī)、電弧爐的電壓閃爍問題。1999年，三菱公司安裝了它在美國的第一臺5Mvar/4.16kV的D-STATCOM

，用于抑制西雅圖鋼鐵公司的電壓閃變。我國FACTS裝置的發(fā)展和應(yīng)用情況1994年，由河南省電力局和清華大學(xué)共同研制了20Mvar的STATCOM，1999年在河南洛陽的朝陽變電站并網(wǎng)成功，是中國FACTS研究領(lǐng)域的一個重要的里程碑。上海電網(wǎng)黃渡分區(qū)西郊站50Mvar的STATCOM示范工程，該STATCOM是一套擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化裝置，于2006年投入運(yùn)行標(biāo)志著FACTS技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)入了一個新的階段。由中國電力科學(xué)研究院和甘肅省電力公司合作開發(fā)的220kV甘肅成碧輸電線路TCSC示范工程，于2004年投入運(yùn)行，標(biāo)志著我國是世界上第4個擁有TCSC技術(shù)的國家，成碧可控串補(bǔ)是我國第一個國產(chǎn)化的可控串補(bǔ)工程和世界上的第七個可控串補(bǔ)工程。鞍山紅一變是東北電網(wǎng)的樞紐變電所，肩負(fù)為鞍山鋼鐵公司的供電任務(wù)，無功補(bǔ)償采用調(diào)相機(jī)，2001年遼寧省電力公司確定采用100Mvar的SVC替代調(diào)相機(jī)。鞍山紅一變100Mvar的SVC示范工程于2004年順利投運(yùn)，標(biāo)志著