FACTS在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

王 蕭

（國網(wǎng)廣安供電公司，四川 廣安 638000）

一、FACTS控制器工作原理分析

（一）TCR

TCR，也被稱作晶閘管控制電抗器，屬于并聯(lián)連接晶閘管控制電感，并且需要通過晶閘管將延遲角導(dǎo)通對電感值進行控制來形成有效電感，這樣就可以對電感中的電流進行持續(xù)的控制，進而有效的改變系統(tǒng)潮流，但是TSR卻需要以全部的導(dǎo)通或者使用截止跳變方法進行控制。其中TCR的基本原理如圖1所示。

（二）SSSC

SSSC的工作原理主要是利用與同步補償器進行串聯(lián)的方式，不具備外部電源的支撐，并且輸出電壓同線路的電流矢量正交，同時電流和電壓控制兩者間不存在任何關(guān)系，而是利用對線路阻抗電抗性電壓的增減來對傳輸?shù)墓β蔬M行控制，此原理可以通過圖2表示出來。一般來說，SSSC主要有能量吸收設(shè)備與瞬態(tài)額定儲能，并且都可以有效的提高輸電系統(tǒng)動態(tài)的性能。與此同時，還可以包括電流型變流器與電壓型變流器。通常來講，線路的電壓應(yīng)高于補償器電壓。

（三）STATCOM

STATCOM，即靜止同步補償器，屬于并聯(lián)無功補償?shù)撵o止同步發(fā)電機，可以與SVC相媲美，但是其實際的運行范圍卻比較廣，并且調(diào)節(jié)的速度比較快。STATCOM的容性與感性輸出電流都能夠不依賴注入點電壓進行一定的控制。靜止同步補償器使用的是電壓型的交流器結(jié)構(gòu)，并且無功補償?shù)碾娐穬?nèi)部直流電壓主要是利用內(nèi)部自給的形式進行，并按照同步電壓源原理來控制電壓與潮流。STATCOM可以當(dāng)作FACTS控制器中最主要的無功補償裝置，不僅可以是電流型變流器，也可以是電壓型變流器?？梢允褂脠D3來描述STATCOM在線路并聯(lián)中的基本原理，并且也可以將其設(shè)計成有源濾波器，進而對電力系統(tǒng)中的諧波進行吸收。

（四）UPFC

UPFC，即統(tǒng)一潮流控制器，這是比較典型的一種具有綜合性質(zhì)的FACTS設(shè)備，可以實時控制并動態(tài)補償交流輸電系統(tǒng)。通常主要包括兩個背靠背電壓型的變流器來構(gòu)成的，可以通過圖四表示出來。其中，這兩個交流器需要使用同一直流母線與儲能電容。同時，有功功率能夠在兩變流器間的直流線路中的任何方向進行自由的流動，并且每一個變流器交流端的出端都可以進行獨立產(chǎn)生與吸收無功的功率。

圖1

圖2

圖3

圖4

從圖4中可以看出，第二個變流器功能主要是利用串聯(lián)變壓器對線路進行幅值與相角可控電壓矢量的注入。第一個變流器主要是為第二個變流器進行公共直流母線所需有功功率的提供與吸收，進而對串聯(lián)注入線路和電壓間的有功功率進行有效的支撐。

二、FACTS在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）控制電力系統(tǒng)無功功率與電壓

當(dāng)電力系統(tǒng)中的電壓處于穩(wěn)定的情況下，對電壓穩(wěn)定性起到關(guān)鍵性作用的就是無功功率。電力系統(tǒng)無功功率是在相應(yīng)的電力設(shè)備中，建立并維持磁場，同時實現(xiàn)電磁能量的轉(zhuǎn)換，進而有效的為系統(tǒng)提供相應(yīng)的電壓支撐。一旦無功功率不足，就會使電壓失去自身的穩(wěn)定性，并出現(xiàn)惡性的循環(huán)，使電壓產(chǎn)生崩潰現(xiàn)象。但是，如果系統(tǒng)的無功功率不足，必須要對其采取無功功率補償措施。上面所闡述的SVG與STATCOM，以及UPFC和IPFC靜止無功補償裝置與傳統(tǒng)固定的電容器以及同步調(diào)的相機補償裝置進行對比，很明顯其自身具備靈活、連續(xù)以及更加快速的無功功率補償性能，進而可以更好的對電力系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性和經(jīng)濟性進行相應(yīng)的提高。

（二）不斷改善低頻振蕩

如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)較小的擾動或者是故障，就會使發(fā)電機轉(zhuǎn)子與電壓和角頻率產(chǎn)生有頻率性的系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象。對電力系統(tǒng)的低頻振蕩現(xiàn)象可以采用兩種方法，主要包括安裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、降低有功功率送出。但是，第二種方法明顯不經(jīng)濟，會直接影響到用戶的使用。然而，第一種方法還可能使電力系統(tǒng)中的其他裝置產(chǎn)生不利的影響，進而對系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。所以，可以適當(dāng)?shù)募友bFACTS控制器，這種方法不僅能夠電網(wǎng)低頻振蕩的現(xiàn)象進行合理的改善，同時還能夠根據(jù)實時的動態(tài)控制電力系統(tǒng)，使其能夠更穩(wěn)定的運行。

（三）有效提高暫態(tài)的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題主要就是其受到擾動后不同發(fā)電機同步運行狀況問題。產(chǎn)生上述問題的主要原因就是短路故障、電力系統(tǒng)元器件投切以及負荷突變變等。在一般情況下，F(xiàn)ACTS控制器可以在電網(wǎng)即將發(fā)生故障的時候及時的為其提供快速響應(yīng)，并對潮流進行動態(tài)控制，使電力系統(tǒng)暫態(tài)的穩(wěn)定性得以提高。

三、柔性交流輸電系統(tǒng)優(yōu)勢

FACTS可以對電力系統(tǒng)潮流分布進行控制，并且范圍較大，而且能夠有效的增加系統(tǒng)傳輸?shù)娜萘?。除此之外，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)故障造成的危害進行合理的控制，有效的避免安全事故的發(fā)生。針對故障能夠縮短響應(yīng)時間，并可以更好的消除系統(tǒng)中的振蕩，不斷提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能。

結(jié)語

綜上所述，文章對FACTS控制器的基本原理進行了分析，并闡述了在電力系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。通過對FACTS控制器的了解與掌握發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ACTS控制器能夠?qū)﹄娋W(wǎng)出現(xiàn)的問題進行有效的解決，并且可以對潮流、電壓與無功補償進行連續(xù)、靈活并且快速的控制。能夠有效的減少電網(wǎng)中存在的環(huán)流，在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面起著重要的作用。與此同時，在保證電網(wǎng)安全并經(jīng)濟運行的情況下，可以預(yù)測到，F(xiàn)ACTS技術(shù)會在未來的發(fā)展中更加重要，并在電力系統(tǒng)中的作用越來越明顯。

[1]彭湃，程漢湘，余音，等.FACTS 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].船電技術(shù)，2014（10）：39-40，45.

[2]李海琛，董萍，劉明波，等.基于線性化模型的含F(xiàn)ACTS 裝置的電力系統(tǒng)相對增益矩陣求解及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，40（04）：76-82.