《柔性交流輸電系統(tǒng)研究3300字（論文）》

柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用摘要柔性交流輸電系統(tǒng)是一種應(yīng)用微機(jī)處理技術(shù)、電力電子技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)、高壓輸電系統(tǒng)等,以獲得大量的節(jié)能效益,改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量,可靠性,綜合新技術(shù)的運(yùn)行性能和可控制性。柔性交流輸電系統(tǒng)可以增強(qiáng)交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低輸電成本。該技術(shù)通過(guò)向電網(wǎng)提供感應(yīng)或無(wú)功功率來(lái)提高傳輸質(zhì)量和效率。作為四川行業(yè)的領(lǐng)先供應(yīng)商，西門(mén)子柔性交流傳動(dòng)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于許多國(guó)際活動(dòng)中。關(guān)鍵字：柔性交流輸電；原理；應(yīng)用1引言進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求越來(lái)越多樣化。能源的發(fā)展對(duì)一個(gè)地區(qū)和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用，能源的多樣化對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多樣化也具有非常重要的作用。然而，依賴(lài)傳統(tǒng)能源發(fā)展經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的弊端日益突出。環(huán)境污染、能源短缺等問(wèn)題日益危害著人類(lèi)的健康成長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。因此，針對(duì)這些亟待解決的問(wèn)題，完善現(xiàn)有的能源應(yīng)用結(jié)構(gòu)迫在眉睫，更迫切需要大容量、高效率的電能轉(zhuǎn)換、大規(guī)模的清潔能源輸電、大范圍的能源供需平衡等新技術(shù)。這使得傳統(tǒng)的輸電技術(shù)面臨著巨大的困難和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。正是由于這些條件的出現(xiàn)，新能源形式的出現(xiàn)，新能源形式的出現(xiàn)，不僅帶動(dòng)了技術(shù)的改革，而且?guī)?dòng)了一批新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過(guò)減小傳輸空間、轉(zhuǎn)換電能形式、提高電壓電平和功率電平、提高傳輸能力等手段，使電能的傳輸更加高效、環(huán)保、智能化。今后很長(zhǎng)一段時(shí)間，電力行業(yè)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。目前,先進(jìn)的交流和直流輸電技術(shù)主要包括750kv以上特高壓/超高壓靈活交流輸電技術(shù)(柔性交流輸電系統(tǒng)),靈活的來(lái)源DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)(基礎(chǔ)直流電壓的轉(zhuǎn)換器,VSC-HVDC),特高壓直流輸電技術(shù)(超高壓直流超高壓直流)、超高電壓交流電傳動(dòng)技術(shù)(UHVAC),這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的深入研究和發(fā)展，對(duì)世界傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。本文以柔性交流輸電為例。2柔性交流輸電系統(tǒng)概述2.1柔性交流輸電系統(tǒng)的概念柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)英文表達(dá)為:柔性交流輸電系統(tǒng)，是電力技術(shù)、微處理與微電子技術(shù)、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合形成的一種新型的交流輸電柔性快速控制技術(shù)20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)電力研究所(EPRI)的NGHingorani博士首先提出了FACTS概念:的應(yīng)用大功率、高性能電力元件可控活性或電網(wǎng)的無(wú)功功率源和主要設(shè)備以達(dá)到靈活的控制電壓、阻抗、相位角,權(quán)力,權(quán)力流,等的傳輸系統(tǒng),原來(lái)的小和控制電網(wǎng)可以完全控制,從而大大提高了電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有輸電線路的輸電能力大大提高。FACTS技術(shù)已被國(guó)內(nèi)外一些權(quán)威電力工作者確定為未來(lái)輸電系統(tǒng)新時(shí)代的三大支撐技術(shù)之一。“這三種支持技術(shù)指的是柔性傳動(dòng)技術(shù)，先進(jìn)的控制中心技術(shù)和集成自動(dòng)化技術(shù)。柔性交流輸電系統(tǒng)可以增強(qiáng)交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低輸電成本。該技術(shù)通過(guò)向電網(wǎng)提供感應(yīng)或無(wú)功功率來(lái)提高傳輸質(zhì)量和效率。作為領(lǐng)先的供應(yīng)商，西門(mén)子的柔性交流傳動(dòng)系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于許多全球活動(dòng)中。2.2發(fā)展歷史按照柔性交流輸電系統(tǒng)的功能和性能的差異可劃分為以下三代。(1)第一代FACTS技術(shù)SVC出現(xiàn)在1980年代,其技術(shù)是基于傳統(tǒng)的晶閘管整流器C半導(dǎo)體可控整流器可控硅),然后有一個(gè)晶閘管控制串聯(lián)電容器(晶閘管控制串聯(lián)電容器,TCSC),這是第一代的事實(shí)設(shè)備,它由可控硅串級(jí)控制電容器銀行在輸電線路,從而達(dá)到控制線路阻抗的目的,,提高傳輸容量。(2)第二代FACTS技術(shù)第二代裝置相對(duì)于第一代裝置的明顯優(yōu)點(diǎn)是，它不需要在其外部電路中安裝大型電氣裝置。這些新裝置，如串聯(lián)同步補(bǔ)償器(靜態(tài)同步串聯(lián)補(bǔ)償器，SSSC)和靜態(tài)同步補(bǔ)償器(靜態(tài)同步補(bǔ)償器，STATCOM)等設(shè)備使用時(shí)，可關(guān)斷(門(mén)關(guān)斷晶閘管，判定;絕緣柵雙極晶體管IGBT)等一類(lèi)的所有控制器件及其組由電子電路可以模擬電容器和電抗器，其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，在顯著提高器件性能的同時(shí)也大大降低了器件的成本。(3)第三代FACTS技術(shù)第三代是指將兩個(gè)或多個(gè)控制器組合為一組共享公共，統(tǒng)一控制系統(tǒng)的靈活的ac傳輸系統(tǒng)設(shè)備。晶閘管控制的PhaseAngle調(diào)節(jié)器（TCPR）和雙環(huán)電流的相間PowerFlow控制器（IFPC）是復(fù)合控制器。2.3應(yīng)用現(xiàn)狀分析柔性交流輸電系統(tǒng)控制器按照并聯(lián)型、串聯(lián)型、串聯(lián)一并聯(lián)型、其他類(lèi)型，總結(jié)為下表1：表1：FACTS控制器類(lèi)型不同的柔性交流輸電系統(tǒng)設(shè)備控制電網(wǎng)參數(shù)具有不同的功能。表2總結(jié)了柔性交流輸電系統(tǒng)設(shè)備所能控制的電網(wǎng)參數(shù)和應(yīng)用功能。表2：FACTS設(shè)備能控制的電網(wǎng)參數(shù)及其應(yīng)用靈活的交流傳輸系統(tǒng)技術(shù)可以為電網(wǎng)帶來(lái)很多好處。靈活的交流輸電系統(tǒng)技術(shù)，不僅可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且可以在電網(wǎng)之間提供可靠的連接，提高電網(wǎng)的傳輸能力。使新電廠的位置更加靈活；根據(jù)需要控制電網(wǎng)流量；減少網(wǎng)絡(luò)丟失和流通；確?；ヂ?lián)電網(wǎng)的可靠和安全運(yùn)行并降低發(fā)電成本；經(jīng)濟(jì)良好。3柔性交流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用3.1靜止同步補(bǔ)償裝置大容量STATCOM:1999年3月，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大容量STATCOM設(shè)備成功接入電網(wǎng)。這組STATCOM設(shè)備的容量為20Mvar。它是由清華大學(xué)和河南省電力局聯(lián)合開(kāi)發(fā)的。該設(shè)備連接到河南。洛陽(yáng)朝陽(yáng)變電站。2006年2月，由上海電力局、清華大學(xué)等單位聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的Shim_SOMvarSTATCOM接入上海西郊電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備開(kāi)發(fā)。南方電網(wǎng)公司在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃的支持下，成功研制了中國(guó)容量最大的STATCOM200mvar/35kv動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。2011年8月在_SOOkV東莞變電站試運(yùn)行。自并網(wǎng)運(yùn)行以來(lái)，它已經(jīng)成功地多次響應(yīng)了系統(tǒng)的短路故障，從檢測(cè)到電網(wǎng)故障到完全無(wú)功功率的時(shí)間為2_Sms，起到了暫態(tài)電壓支持的預(yù)期作用?？傊琒TATCOM技術(shù)變得越來(lái)越成熟，已成為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和防止暫態(tài)電壓不穩(wěn)定性的重要控制方法。中小容量STATCOM:在中國(guó)，從2005開(kāi)始，中小容量(30MVA)和配電等級(jí)(35kV)STATCOM(又稱(chēng)DSTATCOM,D代表配電)在風(fēng)電場(chǎng)、鋼廠等領(lǐng)域有很強(qiáng)的需求。促進(jìn)了很多發(fā)展。到目前為止，該技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國(guó)內(nèi)有數(shù)十家企業(yè)可以獨(dú)立生產(chǎn)該設(shè)備。根據(jù)國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)STATCOM設(shè)備的上市企業(yè)的年報(bào)，近年來(lái)（如2012-2013年），這些企業(yè)的中小容量SVG年銷(xiāo)售額已超過(guò)5億元。另外，從企業(yè)實(shí)地考察得到的反饋表明，這些企業(yè)每年銷(xiāo)售四，五百套中小型STATCOM，主要應(yīng)用領(lǐng)域是：煤炭工業(yè)，配電網(wǎng)，運(yùn)輸業(yè)，新能源發(fā)電（主要是風(fēng)力發(fā)電）和鋼鐵業(yè)。綜上所述，小容量的STATCOM技術(shù)已經(jīng)成熟，得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量。3.2串聯(lián)補(bǔ)償串聯(lián)補(bǔ)償(SC)串聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)通過(guò)改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái)改善輸電系統(tǒng)。系列補(bǔ)償應(yīng)用包括固定系列補(bǔ)償、晶閘管控制系列補(bǔ)償TCSC、晶閘管保護(hù)系列補(bǔ)償TPSC。在長(zhǎng)距離輸電線路中，串聯(lián)電容器可以用來(lái)抵消電路電感的影響，因?yàn)榇?lián)電容器與串聯(lián)電路相同，電感電流和電容器電壓的滯后電流均為90度，電感的領(lǐng)先電流為電壓90度，因此當(dāng)電容器的電抗串聯(lián)電容器等于阻抗電路電感時(shí)，只需一個(gè)反向電容器電壓和電感器電壓相互抵消，電路電感電壓和電容器電壓完全抵消，因此電網(wǎng)的傳輸能力大大提高，電壓穩(wěn)定也大大改善了串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)是隨著高壓遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)。交流輸電線路串聯(lián)補(bǔ)償是現(xiàn)代電力技術(shù)在高壓大功率領(lǐng)域應(yīng)用的一種模式。其中,可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)使整個(gè)輸電線路的參數(shù)可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整串聯(lián)補(bǔ)償和可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù),可以補(bǔ)償線路的分布電感,提高系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,提高電壓質(zhì)量,增加傳輸距離,增加傳輸容量。串聯(lián)補(bǔ)償?shù)闹饕獞?yīng)用領(lǐng)域是農(nóng)村配電、高壓遠(yuǎn)距離輸電、電氣化鐵路供電。3.3柔性交流輸電技術(shù)瓶頸及發(fā)展趨勢(shì)盡管靈活的交流傳輸技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，但仍然存在許多尚未克服的技術(shù)難題。具體而言，技術(shù)困難體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，相應(yīng)設(shè)備的驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)功能可以支持柔性交流輸電技術(shù)的發(fā)展。另一方面是系統(tǒng)設(shè)備控制保護(hù)平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)研究。柔性交流傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備在發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也帶來(lái)了一些困難。與一般的補(bǔ)償電容電抗器相比，柔性交流輸電系統(tǒng)設(shè)備的制造成本更高，制造工藝更復(fù)雜。因此，這就要求各電力部門(mén)繼續(xù)加大對(duì)柔性交流輸電系統(tǒng)相關(guān)裝置及相關(guān)技術(shù)的研究力度。結(jié)論我國(guó)柔性交流輸電技術(shù)的發(fā)展還比較晚，許多技術(shù)難題還沒(méi)有克服，因此很難獨(dú)立研究相應(yīng)的技術(shù)。因此，十年前，中國(guó)從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)了許多柔性交流傳輸設(shè)備已被研究人員所采用。目前，中國(guó)在這方面的發(fā)展取得了一系列令人矚目的成就，不僅提出了許多方法，如過(guò)電壓和有源絕緣配合，多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制等，不僅通過(guò)這些方法來(lái)解決。這個(gè)問(wèn)題，也解決了許多難題。參考文獻(xiàn)[1]江全元,