1FACTS 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 compensator, 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
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 rectifierwww.cechina.cn,SCR),后来出现的第一代FACTS装置是晶闸管控制的串联电容器(thyristorcontrolled series compensatorCONTROL ENGINEERING China版权所有,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(solidstate series compensatorCONTROL ENGINEERING China版权所有, 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(interphase power flow controller, IFPC)和可控移相器(thyristorcontrolled 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www.cechina.cn,包括有功、无功电压、电流的控制、高次谐波的消除CONTROL ENGINEERING China版权所有,蓄能等应用。目前已开发的装置有SVC、配电静止补偿器(DSTATCOM)、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。
2FACTS技术的分类及其技术原理
FACTS技术按其接入系统方式可分为并联型,串联型和综合型。并联型FACTS设备包括SVC和STATCOM(SVG),主要用于电压控制和无功潮流控制;串联型FACTS包括可控串补(TCSC)和基于GTO的串联补偿器(SSSC),主要用于输电线路的有功潮流控制、系统的暂态稳定和抑制系统功率振荡;综合型FACTS设备主要包括潮流控制器(UPFC)和可控移相器(TCPR),UPFC适用于电压控制、有功和无功潮流控制、暂态稳定和抑制系统功率振荡CONTROL ENGINEERING China版权所有,TCPR适用于系统的有功潮流控制和抑制系统功率振荡。各种类型设备的技术原理介绍如下:
2.1并联型FACTS装置
典型的并联型FACTS装置是SVC和STATCOM,它们代表了FACTS技术发展的两个阶段:
SVC是指由固定电容器组、晶闸管控制的电容器组(TSC)和电抗器组(TCR)组合成的无功补偿系统。通过调节TCR和TSC,使整个