柔性交流输电技术在电网中的应用探讨

赵晓斌

柔性交流输电技术（FACTS）在电网系统中的深入研究和应用，有效改善了电网的运行工况和供电质量，在很大程度上大力推进了智能电网的建设发展。

【关键词】电网 FACTS柔性交流输电技术 控制器

柔性交流输电技术就是采用电力电子设备装置，对电力系统中的电压、电流等特征分量按需进行动态控制，以提高输配电系统电能调控分配的可靠性、在控性和运行工况性能。通过合理的电力电子设备装置控制，有效提高输配电系统的电能输送控制质量水平，并获取大量节电效益。FACTS设备装置同电力系统进行合理并联，可以实现对系统电压和无功功率进行动态调控；FACTS设备装置同电力系统进行合理串联，则可以实现对系统电流和潮流进行控制。

1 FACTS技术在智能电网中应用研究的重要性

新电力市场环境中，客户除了对供电电能功率、容量提出新的要求外，对电能质量、可靠性、经济性等均提出更高的要求。系统中越来越多的自由潮流不仅会给电网调度增加更大的压力，同时其还会引起电网损耗的不断增多。功率倒流、功率绕送、长距离输电等，均会引起电网电压发生波动，直接影响到电网运行的安全稳定性；系统环流的频繁发生，引起电网三相不平衡率增大，引起电网波动和线损增加。因此，在输变电网络中合理运用以FACTS调控装置为核心的柔性交流输电技术，通过控制装置对电网运行工况状态的动态分析，及时进行补偿和调控保护，对系统多变运行工况和复杂潮流进行智能化、灵活化调控保护，以实现对电能资源的全面优化配置和合理调节，确保输变电系统安全可靠、灵活稳定、节能经济的高效稳定运行。

2 柔性交流输电技术在电网中的应用

2.1 SVC静止无功补偿调控装置

SVC是输变电系统中广泛采用的电压调控和无功功率补偿及吸收的FACTS控制器[3]。SVC装置按照其控制电力电子元器件的不同，电网中应用主要分为TCR晶闸管控制容性无功补偿电抗器、TSR晶闸管投切容性无功补偿电抗器、TSC晶闸管投切感性无功补偿电容器等。输变电系统为了实现无功功率的连续动态可靠调控，通常将容性无功补偿电抗器和感性无功补偿电容器两者结合起来运用，工程中采用的组合方式为：TCR+TSC +FC（固定电容器）、TCR+TSC、TCR+FC。通过在电网系统中合理位置设置容量适当的SVC无功补偿调控装置，可以有助于控制分布式负荷与电网系统间无功交换，有效增强电网系统运行的安全稳定性，降低线损。

2.2 SVG静止无功发生装置

SVG调控装置经内部自换相的半导体桥式交流器合理切换来完成无功功率的发生和吸收控制，实现对电网系统无功功率的按需动态补偿。SVG无功发生装置，其内部主要包括交流环节和直流环节两个功能单元，交流环节功能单元与系统补偿相相连接。SVG装置通过对电网系统实时运行工况状态的动态检测，并结合内部电路的转换，完成对电网系统无功功率的平滑可控动态调控。

2.3 UPFC统一潮流控制装置

按照变化器的接线方式的不同，UPFC统一潮流控制器主要由并联变化器和串联变化器两个功能单元组成，其中并联变换器可以看成是SVG静止无功发生补偿装置，而串联变化器则可以看成是SSSC静止同步串联无功补偿器。两个变换器其直流端均与同一组电容器互联，进而形成“背靠背”的连接结构，这样两个变换器其交流端可以看成是理想的“交-交变换器”，这样系统有功功率就可以在两个变换器间进行双向流通，即可实现在交流端吸收和发出有功功率，完成对电网系统的实时调节控制。UPFC统一潮流控制装置，其并联和串联直流部分均可以独立产生或吸收无功功率，通过并联变化器和串联变化器间的无功功率差值，可以实现对电网系统接入点的动态无功补偿。UPFC统一潮流控制装置，通过2个变化器耦合接入到电网系统中，主要应用在220kV及以上电压等级的电网系统中，进行动态的电网运行工况调节控制。

2.4 APF有源电力滤波器

利用电力电子PWM全控调整脉冲占空，提供与电网系统补偿相应的大小相等、极性相反的电流或电压分量，以达到抑制电网系统中负载在运行过程中产生的有害电流或电压分量，避免高次谐波等分量进入电网系统中污染电网，达到综合主动补偿目的。有源滤波可以根据电路结构和电力电子控制技术，按照电网运行特性实现高次谐波补偿、基波正序无功补偿、三相不平衡补偿、长距离线路电压差补偿等功能，且可以根据工程实践应用需求采取上述多种补偿组合方式。利用电阻、电感、电容等电力电子元器件与有源滤波器并联，有效抑制高次谐波分量，并补偿负载端的无功功率分量，改善电网供电电能质量，提高供电公司供电服务水平。

2.5 PQC（PQM）电压质量调整（制）器

对于一些精密加工企业或质量标准较高的高新产品，其在生产制造过程中对电能质量和供电安全可靠性要求非常高。通过PQC（PQM）电压质量调整（制）器的合理使用，可以根据配电网运行工况快速补偿电压中突变（突降、突升）、闪变等问题，同时可以经内部分析运算自动调节供电系统中存在的三相不平衡、故障时短期电压中断等问题。目前，工程中常用的是以IGBT绝缘栅双极型晶体管为核心的PWM换流器，串并联接入电网系统中，具有双向补偿的功能，防止正常负荷波动和非正常负荷的干扰影响。

3 结束语

随着电网系统中柔性交流输电技术FACTS应用的不断深入和优化，为现代大量分布式新能源接入电网引起的潮流变化和电能损耗问题而发生的波动的解决，提供了重要方法和技术手段，确保电网安全可靠、节能经济的稳定运行。在工程实践应用中，合理采取积极有效的FACTS柔性交流输电技术和设备装置，可以大大改善电网系统的供电和用电质量水平，在智能电网中发挥非常良好的应用效果。

参考文献

[1]周承启，郭捷.智能电网中面向服务的智能柔性交流输电系统[J].广东电力，2010（04）：21-24.

[2]姚尧，邱昊，陈柏超等.一种新型统一潮流控制器[J].电力系统自动化，2008：78-82.

[3]易永亮，黎勇.柔性交流输电技术（FACTS）概述[J].贵州电力技术，2008：71-72.

作者单位

华北电力大学学院电气与电子工程学院 北京市 100206endprint