柔流输电技术在智能电网中的应用

【摘 要】FACTS作为新型的电力系统输配电技术，对电力系统的建设和发展起着巨大的推动作用。本文着重从工作原理、作用意义两个方面对FACTS技术进行了阐述。

【关键词】柔流输电技术；潮流控制；稳定性

1、我国电网发展存在的瓶颈

近年来，我国的电力工业发展迅猛，电力系统总装机容量上了一个新的台阶。但是在电力系统的建设中仍存在许多瓶颈问题制约着我国电力事业的发展，最突出的问题表现在：长距离输电线路输送的功率受到稳定极限的限制，导致输电线线路中间和受端缺乏强有力的电压支撑，其稳定极限大大低于其热稳定极限，造成输电线路资源的浪费和供电质量的下降。因此，如何提高长距离输电线路的稳定极限，充分利用输电线路资源，是我国电力技术的发展噬待解决的问题。

2、柔流输电系统技术原理

柔流输电系统（flexible alternative currenttransmission systems，FACTS），是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流的新技术。其中“柔性”是指对电压电流的可控性，它以现代智能技术为基础控制载体，应用于高压输变电线路系统，对系统电压、相位角、功率潮流等电网的运行参数和过程进行连续调节控制，以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性并实现节电效益的一种新型综合技术。FACTS技术为增强输电系统的输电能力提供了新的手段，该技术结合现代智能控制技术，大幅度提高输电线路输送能力和电力系统稳定水平，均衡电网潮流，充分发挥输电网络的利用率，提高输电网络的价值。

柔流输电系统可以对电压、功角、阻抗三个影响电力系统性能的变量能被直接控制。FACTS控制器就是对交流输电系统的这些参数进行控制从而改善输电网络的输电性能。目前主要的FACTS装置有：静止无功补偿器(STATCOM)、晶闸管控制的串联投切电容器(TSSC)、可控串联补偿电容器(TCSC)、统一潮流控制器(UPFC)、SVC等。

静止无功补偿器(STATCOM)是一种没有旋转部件、快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器并联使用。电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑的从发出无功功率改变到吸收无功功率(或者反向调节)，并且响应快速。按照电抗器的调节方法，静止无功补偿器分为可控饱和电抗器型、自饱和电抗器型和相控电抗器型三种类型。目前技术最为先进的无功补偿装置是静止同步无功补偿器。它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。

晶闸管控制的串联投切电容器(TSSC)是串联型FACTS装置的补偿装置。TSSC在输电线路中相当于一个电容器且容量可以连续变化，因此TSSC在接入输电线路后，可以通过控制容量的变化，实现线路等效电阻的连续变化。输电线路在给定的两端电压和相角情况下，其输送功率将可实现快速连续控制，以适应系统负载变化和动态干扰，线路的输送功率将可实现快速连续控制，以适应系统负载变化和动态干扰，达到控制线路潮流，提高系统暂态稳定极限的目的。

SVC由三部分组成：固定电容器组、晶闸管控制的电容器组(TSC)和电抗器组(TCR)，整个装置功能的实现主要是通过节TCR和TSC，是一种无功补偿系统。SVC接入输电线路后，在TCR和TSC的调节作用下，系统的无功输出可以连续变化，系统的稳定性大大提高。但SVC在使用中，存在一定的限制，在电网电压波动大的时候，SVC会表现出恒阻抗特性，影响其作用的发挥。所以，在使用SVC时要保证电网电压的波动控制在一定的范围内。

统一潮流控制器(UPFC)通用性良好，将FACTS元件灵活多变的控制手段综合应用，功能全面，实现了对输电线路中有功功率和无功功率的快速、独立控制。UPFC系统中关键的设备是换流器，它产生的交流电压被串接入相应的输电线上，在交流电压的作用下，其幅值和相角均进行连续的变化，从而达到对有功、无功潮流，等效阻抗，电压或功角进行控制的目的。

3、FACTS技术的作用

1）提高输电线路的输电能力，充分利用现有资源

现行的电力系统，其输送功率的极限都由相应的稳定条件来限定，普遍存在功率极限偏低的问题，导致输电线路的输电能力不能被充分的开发利用，浪费线路资源。FACTS技术最大的特点是可以极大的提高输电线路的输电功率，充分利用现有的输电线路资源，减缓新建输电线路的需要。

2）改善输电网络的工作条件

在大型电网的线路运行中，环流和振荡是影响输送网络稳定性的两大现象，不仅增大了电网线路的损耗，而且影响输电线路的供电质量，降低供电的可靠性。FACTS系统的控制器可以进行快速、平滑的调节，迅速改变输电系统的潮流分布，从而有效地降低环流和振荡对电网的影响。随着FACTS控制器技术的不断发展和创新，甚至可以消除环流和振荡，优化输电网络的运行条件。

3）扩大了交流输电的应用范围

高压直流输电技术可以对输电的容量进行快速调节，灵活掌控，得到了广泛的应用。但是随着输电容量的加大，高压直流输电的稳定性会受到影响，容量越大，稳定性越低。为了保证输电容量，同时兼顾输电稳定性，解决的办法就是建设新的直流线路，但是建设换流站的一次投资却很高。而采用FACTS 控制器组技术可将常规交流电柔性化，不仅保证了输电容量和供电稳定性，而且相对于新建直流输电线路的投资少，扩大了交流输电的功能范围。

FACTS技术是目前电力系统输配电技术新的发展方向，对长距离交流输变电系统具有重要意义，提高了城市输配电网络的功率传输能力、电能利用率，改善了电压质量。FACTS技术将会对我国电力事业的发展起到巨大的推动作用。

参考文献

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