浅谈柔流输电技术

摘要 柔流输电系统（FACTS）的出现为现代电力系统的安全、经济、可靠和优质运行提供了十分有效的手段。近年来，欧美国家都在大力进行其基础理论、应用技术和元件制作等方面的研究，并已成功研制一些用于电力系统潮流控制和提高稳定性的装置。本文对柔流输电技术给予综述性介绍，有助于该技术在我国的快速发展。

关键词 柔流输电技术 交互影响 阻尼

柔流输电系统（FACTS）的定义：

FACTS即Flexible AC Transmission System，中文为柔流输电系统，是由美国的N．GHnigornai博士在1988年首次提出的。其意义为：就是使用电力电子技术的最新的研究成果和控制技术来实现对输电电网系统参数和输电网络结构的快速和灵活控制，从而来实现输送功率的有效配置，和有效的实现降低有功功率损耗和发电厂所需要的成本，使输电系统的稳定性和可靠性得到大幅度的提高。柔流输电技术的关键是使用可控制的大功率开关元件以此来替代传统意义上的机械式高压开关，使得输电网络中影响潮流分布以及运行稳定性的几个最主要电气参数（线路阻抗值、电压值和相角等）可按系统的要求得到迅速的调节，从而提高输电电网功率的输送能力和电压、潮流分布的可控制能力。柔流输电装置拥有控制的灵活性、可以连续调节、控制速度快捷、高的可靠性、可以迅速改变输电电网的潮流分布等优点。

2.FACTS的产生背景：

主要可以概括为几个方面：

1)由于发电能源(媒、石油、水能等)分布不均，往往需要通过长距离输电系统才能将电力输送到负荷中心。电力在输送线路上会有损耗；在互联大电网中，往往又是电网结构决定功率的走向，FACTS能较好地解决功率流向问题并能大幅度地降低网损。

2)随着电力工业的发展，电网结构越来越复杂，新的不同控制方法的用电设备的不断投入，发电机单机容量的增加等等都给电网整体稳定性提出了更高的要求。在市场经济下，如何保证系统安全、可靠地运行，同时提高效率，降低电力生产、运行的成本，是电力企业追求的目标，FACTS技术的出现将使这些设想变成现实。

3)目前在电力系统中控制手段仍以机械式为主，这种控制手段响应慢，工作寿命短。现代电力电子技术的发展为FACTS技术的实现提供了条件，随着科技的进步，可制造出大容量、适于高电压、大电流的电力电子器件，并结合计算机技术使其大规模在电力系统中应用创造了条件。

4)电力工业发展很快，电力市场的激烈竞争也促进了FACTS技术的发展。当输电容量与稳定的矛盾难以调和时，有时可以通过兴建新输电线路来解决：例如兴建直流输电线路。但是直流输电换流站的投资很高，应用FACTS设备方案常常比增加换流站或增加线路的方案节省很多。

5)柔流输电设备是逐步加入现行的交流系统，而不是摈弃现有的系统，FACTS能与现行的交流输电系统并行发展，能极好地兼容。已有的控制器的研究和应用经验也促进了FACTS的更快发展。

在上述的背景下，FACTS应用电力电子技术的最新成果和现代控制手段，实现对交流系统从潮流到稳定的灵活控制，对电力系统电能品质地良好控制，并促进了电力系统的发展。

3.FACTS在电力系统中的作用：

(1)提高输电线路的运行条件

输电电网存在的问题，例如环流或者电网的震荡，可以通过柔流输电控制器得到比较好的解决，同时可以解决输电电网中的瓶颈问题，有效的提高电力系统中的电网的输电电能质量、输电电网的可靠性和稳定性；以此同时柔流输电控制器能够有效的减小输电电网的有功功率损耗，提高线路的使用寿命。柔流输电控制器的使用能够比较好的预防大范围的停电事故和减小停电事故的恢复的时问，把停电给人们带来的损失减到最小。在输电线路中，通过有效的调节柔流输电设备，可以很好的控制输电电网的潮流分布情况。柔流输电设备的使用还能够有效的控制功率的分布情况，使输电电网的传送能力达到最大。同时防止输电电网在输送的功率过大的情况下，给电网带来的连锁性的跳闸问题。

(2)增大输电网络的输送容量

在柔流输电技术中，我们可以使用柔流输电设备来补偿用电设备的无功功率，由于在输电线路中，假如传送相同容量的负荷，在没有无功功率补偿的情况下，输电电网传输的有功功率更大，这样就可以大量的减少对输电网络的需要，电力公司则可以减少对于再建输电线路的费用，这样对于输电系统的规划和建设能够带来比较好的影响。

(3)扩大了交流输电的使用领域

众所周知，高压直流输电系统拥有灵活和快速的特点，在输电线路中，如果输电电网的稳定性和输电线路的输送容量不能够得到同时解决的时候，我们一般会通过建设直流输电系统来加以解决，这样会造成整个输电系统的建设费用加大。如果在输电线路中，使用柔流输电控制装置可以很好的减少整个输电网络的费用。在输电网络中，柔流输电技术的使用会使整个输电线路的电流更加柔性化，使交流输电系统有更大的使用领域。

(4)增加输电线路的控制手段

在输电线路中，能够使用柔流输电控制器来解决输电电网中的反事故控制。此外，柔流输电控制器的效用可以通过输电线路中的EMS来加以综合，有利于及时的对整个输电电网的控制，可以提升整个输电电网的经济效益和安全。

4.FACTS技术的研究现状

FACTS技术研究被国内外一些权威性的输电技术研究者和工作组称为“未来输电系统新时代的三项支撑技术之一”或者“现代电力系统中的具有变革性影响的前沿性课题(柔性输电技术、智能控制、基于全球卫星定位系统的新一代动态安全分析与监测系统之一”。自从FACTS概念被提出以来，其立即受到各国电力科研院所、高等院校、电力公司和制造厂家的重视，或单独筹办、或相互协作，制定自己的研究计划和应用目标。目前FACTS的建设仍存在众多技术难题。例如，控制器之间的协调控制FACTS装置通常是按具体需要个别设计制造的，标准平台和模块结构等技术虽可促进FACTS控制器设计的标准化，但近期内很难改变其个别设计应用的总局面。传统的分散配置的单个FACTS控制器之间，FACTS控制器与按分散控制理论设计的已有快速控制器(如系统继电保护)、励磁系统及其附加控制)之间，FACTS控制器与常规型控制器(如汽门快关、电气制动、调速器及其附加控制、常规串补或并联补偿等)之间，它们的各种相互关系或相互作用仍需要认真研究。

参考文献

[1]谢小荣.柔流输电系统的原理与应用〔M〕.清华大学出版社，2006.

[2]何大愚.柔流输电控制器及对我国开发应用的建议[J].电网技术，1一8.

[5]王锡凡.现代电力系统分析「M.科学出版社，2003.

[6]倪以信.动态电力系统分析「M.清华大学出版社，2000.