靈活交流輸電技術(shù)綜述

靈活交流輸電技術(shù)綜述論文關(guān)鍵詞：靈活交流輸電；相間功率操縱器；電力電子論文摘要：本文對靈活交流輸電技術(shù)進(jìn)行了綜述，對靈活交流輸電系統(tǒng)中要緊的幾種操縱器進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)介紹了相間功率操縱器技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。引言靈活交流輸電(FACTS)技術(shù)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的潮流操縱相結(jié)合的產(chǎn)物。它采納靠得住性高的大功率可控硅元件代替機(jī)械式高壓開關(guān)，使電力系統(tǒng)中阻礙潮流散布的三個要緊電氣參數(shù)(電壓、線路阻抗及功率角)可依照系統(tǒng)的需要迅速調(diào)整，以期實(shí)現(xiàn)輸送功率的合理分派，電壓的合理操縱，降低功率損耗和發(fā)電本錢，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)固性，靠得住性。此項(xiàng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)平安經(jīng)濟(jì)、綜合操縱的重要手腕。FACTS技術(shù)一經(jīng)提出當(dāng)即受到各國電力工作者的高度重視，國內(nèi)外一些權(quán)威人士已經(jīng)將靈活交流輸電、綜合自動化和EMS技術(shù)一路預(yù)測將其確信為“以后輸電系統(tǒng)新時期的三項(xiàng)支撐技術(shù)”。美國、日本等發(fā)達(dá)國家，和我國都投入了大量的人力和物力對此進(jìn)行開發(fā)研究，很多裝置已經(jīng)投入了實(shí)際運(yùn)行，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。FACTS中的操縱器一、靜止無功補(bǔ)償器SVC靜止無功補(bǔ)償器的典型代表是晶閘管投切的電容器(TSC),和晶閘管操縱的電抗器(TCR)。實(shí)際應(yīng)用中，將TCR與并聯(lián)電容器配合利用，依照投切電容器的元件不同，可分為TCR與固定電容器配合利用的靜止無功補(bǔ)償器，和TCR與斷路器投切電容器配合利用的補(bǔ)償器，和TCR與TSC配合利用的無功補(bǔ)償器。這些組合而成的SVC的重要特性是它能持續(xù)調(diào)劑補(bǔ)償裝置的無功功率，進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，使補(bǔ)償點(diǎn)的電壓接近維持不變，但SVC只能補(bǔ)償系統(tǒng)的電壓，其無功輸出與補(bǔ)償點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時其補(bǔ)償作用會減弱。SVC的要緊作用是電壓操縱，采納適當(dāng)?shù)牟倏v方式后，SVC也能夠有阻尼系統(tǒng)功率振蕩和增加穩(wěn)固性等作用。目前，SVC技術(shù)已經(jīng)比較成熟，國外從60年代就已經(jīng)開始應(yīng)用SVC，七十年代末開始用于輸電系統(tǒng)的電壓操縱，通過幾十年的進(jìn)展，不僅將靜止無功補(bǔ)償器，用于輸電系統(tǒng)的電壓操縱，也用于配電系統(tǒng)的補(bǔ)償和操縱，還可用于電力終端用戶的無功補(bǔ)償一電壓操縱。二、靜止同步補(bǔ)償器STATCOM靜止同步補(bǔ)償器也能夠稱為ASVG——有源靜止無功發(fā)生器。它的大體原理是將自換相橋式電路直接或通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)劑橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，就能夠夠使該電路吸收或發(fā)出知足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償。ASVG依照直流側(cè)采納的電容和電感兩種不同的儲能元件，能夠分為電壓型和電流型。它能夠通過操縱其容性或感性電流，與系統(tǒng)互換無功，在任何系統(tǒng)電壓的情形下，都能輸出額定的無功功率，與SVC相較，在系統(tǒng)故障的情形下靜止同步補(bǔ)償器維持系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)固性和抑制系統(tǒng)振蕩的作用較明顯；近二十幾年，靜止同步補(bǔ)償器受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的普遍重視，日本從1980年研制出第一臺20Mvar的強(qiáng)迫自換相的橋式ASVG，1991年又投入了一臺±80Mvar的ASVG成功地運(yùn)行在154kV的輸電線路上，而美國于1995年投入了一臺±100Mvar的ASVG。我國清華大學(xué)和河南電力局一起研制成功了一臺±20Mvar的靜止無功補(bǔ)償器，并于1999年在河南洛陽朝陽變電所投入運(yùn)行。3、并聯(lián)蓄能系統(tǒng)并聯(lián)蓄能裝置包括蓄電池蓄能系統(tǒng)(BESS)和超導(dǎo)磁能存儲器(SMES)等，是采納并聯(lián)式電壓源換流器的能量存儲系統(tǒng)，其換流器可通過快速調(diào)劑向交流系統(tǒng)供給或吸收電能。將SMES用于兩機(jī)系統(tǒng)的頻率操縱，能夠有效地抑制兩系統(tǒng)之間的頻率偏移。也可將SMES與靜止移相器相結(jié)合用于互聯(lián)系統(tǒng)負(fù)荷頻率操縱。但這種超導(dǎo)儲能裝置不但技術(shù)要求高，而且在目前的條件下投資費(fèi)用比較昂貴，大量投入系統(tǒng)運(yùn)行還存在必然的困難。4、晶閘管操縱的串聯(lián)電容器TCSC晶閘管操縱的串聯(lián)電容器的模塊要緊由串聯(lián)電容和含有電抗、晶閘管開關(guān)的并聯(lián)回路組成，通過可控硅操縱能夠靈活、持續(xù)地改變補(bǔ)償容量，達(dá)到快速響應(yīng)的成效。TCSC在改善電力系統(tǒng)性能方面有很多優(yōu)勢，將TCSC用于高壓輸電系統(tǒng)，可發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的潛力，提高功率傳輸極限，靈活地調(diào)劑系統(tǒng)潮流，增加系統(tǒng)阻尼作用，是保證超高壓電網(wǎng)平平穩(wěn)固運(yùn)行的重要方法。TCSC與其它FACTS裝置相較，潮流操縱功能比較簡單，受到了GE、ABB和Siemens等大公司的關(guān)注和重視。在美國有三處已經(jīng)安裝了TCSC，而且運(yùn)行良好，瑞典、巴西等國家也接踵將TCSC投入實(shí)際運(yùn)行。我國在伊敏電廠至齊齊哈爾地域的馮屯變電站的雙回輸電線上采納串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。五、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器SSSC靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器是以DC/AC逆變器為大體結(jié)構(gòu)，它的大體原理是向線路注入一個與電壓相差90的可控電壓，以快速操縱線路的有效阻抗、從而進(jìn)行有效地系統(tǒng)操縱。它在系統(tǒng)中的作用有些類似于TCSC，可是，它操縱潮流的能力遠(yuǎn)大于單方向減少線路阻抗功能的TCSC操縱器，而且諧波含量小。六、晶閘管操縱的移相變壓器TCPST晶閘管操縱的移相變壓器是利用可控硅開關(guān)操縱移相角度從而改變線路雙側(cè)的移相角來操縱潮流的大小或方向。移相器的進(jìn)展比較早，早在三十年代第一臺移相器已經(jīng)在美國投入運(yùn)行，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)展，70年代開始各國電力專家將晶閘管與移相器相結(jié)合開始進(jìn)行晶閘管操縱的移相器TCPST的研究。經(jīng)研究說明TCPST具有提高聯(lián)絡(luò)線傳輸潮流，抑制小干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)固性，阻尼功率振蕩，母線電壓操縱，規(guī)約聯(lián)絡(luò)線潮流等功能，晶閘管操縱的移相器的操縱速度快，相角階梯能夠很小，乃至達(dá)到無級調(diào)劑，但晶閘管操縱的移相器有一個缺點(diǎn)，它本身需要消耗無功功率，運(yùn)行中一樣需要與無功補(bǔ)償裝置聯(lián)合利用，而且諧波的含量較高，因此對電能質(zhì)量有必然的阻礙。7、可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器CSC可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器是近兩年推出的FACTS操縱器的一種新產(chǎn)品，它事實(shí)上是將基于同步變流器的串并聯(lián)補(bǔ)償器技術(shù)，通過在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)柔性化，使其能夠加倍靈活地應(yīng)付不斷轉(zhuǎn)變的電力系統(tǒng)要求。CSC是由2臺電壓源換流器、一個與輸電線并聯(lián)的變壓器和2個串聯(lián)的變壓器組成。通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器的不同運(yùn)行工作狀態(tài)，依照操縱目標(biāo)的不同，CSC能夠提供靜止同步無功補(bǔ)償器，靜止同步串聯(lián)無功補(bǔ)償器、統(tǒng)一潮流操縱器和線間潮流操縱器4種大體操縱方式。八、統(tǒng)一潮流操縱器UPFCUPFC的概念是由美國西屋科技中心的于1992年第一次推出的，統(tǒng)一潮流操縱器是一種從原有潮流操縱裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)展而來的新型潮流操縱裝置，它由一個并聯(lián)的換流器和一個串聯(lián)的換流器通過公共側(cè)的電容耦合而成，僅僅通過操縱量的轉(zhuǎn)變就能夠夠別離實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償或移相器的功能，也能夠?qū)⑷叩墓δ芙Y(jié)合利用。通過不同操縱策略的設(shè)計(jì)，UPFC不但能夠用于操縱母線電壓。線路潮流、提高系統(tǒng)動態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)固性，抑制系統(tǒng)振蕩，而且能夠快速地轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)以適應(yīng)系統(tǒng)的緊急狀態(tài)的需要。它被以為是FACTS家族中最有代表性、功能最壯大和技術(shù)最復(fù)雜的成員。結(jié)論隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)展，各類開關(guān)器件應(yīng)用到FACTS操縱器作為開關(guān)能夠延長器件的利用壽命