FACTS串聯(lián)補償課件

1、串聯(lián)補償FACTS串聯(lián)補償串聯(lián)補償FACTS串聯(lián)補償一、概述 P300串聯(lián)補償?shù)幕舅枷胧窃谳旊娋€上串聯(lián)接入設(shè)備，以改變線路的靜態(tài)和動態(tài)特性，達(dá)到改善電網(wǎng)運行性能的目的。串聯(lián)補償普遍應(yīng)用的是無功補償，一般是在線路中串入固定電容或電感。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可控串補技術(shù)越來越多地投入實際應(yīng)用，串聯(lián)接入線路的電容或電感可根據(jù)運行需要調(diào)整補償量。電力電子技術(shù)的發(fā)展推動了基于DC/AC逆變技術(shù)的串聯(lián)補償器的研究，串聯(lián)補償不僅可以補無功，還可以補有功，而且補償量是可控的。串補不改變線路電壓等級和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只改變阻抗。 FACTS串聯(lián)補償一、概述 P300串聯(lián)補償?shù)幕?、概述串?lián)補償與并聯(lián)補償?shù)膮^(qū)別：

2、P300 1.并補只需系統(tǒng)提供一個節(jié)點，另一端為大地或懸空；串補需要系統(tǒng)提供兩個節(jié)點。 2.并補只改變節(jié)點導(dǎo)納陣的對角線元素，或等效為注入系統(tǒng)的電流源。 3.并補裝置的容量相對較小，通過注入或吸收電流來調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，進(jìn)而改變潮流分布。系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)電壓基本恒定，輸送的有功功率由線路兩端的電壓矢量及線路阻抗決定，所以，并補的電壓調(diào)節(jié)和潮流控制能力較弱。 串補直接改變線路阻抗或通過插入電壓源來改變線路的電壓分布，從而調(diào)節(jié)電流分布，因而其電壓調(diào)節(jié)和潮流控制能力強。 FACTS串聯(lián)補償一、概述串聯(lián)補償與并聯(lián)補償?shù)膮^(qū)別： P300FACTS串一、概述串聯(lián)補償與并聯(lián)補償?shù)膮^(qū)別： P300 4. 并補

3、只控制接入點電流，電流進(jìn)入系統(tǒng)后如何分布由系統(tǒng)本身決定，因而并補使接入點附近區(qū)域受益，適合電力部門采用。 串補可針對特定的用戶，實現(xiàn)潮流控制和電壓調(diào)節(jié)，適合于對特定用戶和特定輸電線路走廊的補償。 5. 并補裝置要承受全部節(jié)點電壓，輸出電流由所承受電壓及并補裝置的等效阻抗決定。 串補裝置需承受全部線路電流，其輸出電壓由所承受電流及串補裝置的等效阻抗決定。 6. 在同電壓等級及相近輸送容量的電路上，所安裝的并補裝置與串補裝置，設(shè)備容量差異很大。FACTS串聯(lián)補償一、概述串聯(lián)補償與并聯(lián)補償?shù)膮^(qū)別： P300FACTS串一、概述串聯(lián)補償?shù)淖饔茫?P302 1. 改變系統(tǒng)的阻抗特性； 2. 進(jìn)行潮流控制

4、，優(yōu)化潮流分布，減少網(wǎng)損； 3. 提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性； 4. 改善系統(tǒng)動態(tài)特性提高輸送能力，增加聯(lián)絡(luò)線振蕩阻尼）； 5. 提高系統(tǒng)傳輸能力； 6. 控制節(jié)點電壓，改善無功平衡條件； 7. 阻尼系統(tǒng)震蕩，抑制次同步振蕩； 8. 快速可控串補提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性提高電磁功率外送； 9. 短路瞬間減小短路電流。FACTS串聯(lián)補償一、概述串聯(lián)補償?shù)淖饔茫?P302FACT一、概述串聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟恚?P301 補償度： 式9-1 等效電抗： 式9-2 有功功率： 式9-3 無功功率： 式9-4 串聯(lián)補償所補有功、無功曲線：圖9-2 FACTS串聯(lián)補償一、概述串聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟恚?P301FACTS串聯(lián)補

5、償一、概述串聯(lián)補償與潮流控制： P302串聯(lián)補償提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性： P303串聯(lián)補償提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性： P304串聯(lián)補償提高系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定性： P305串聯(lián)補償抑制系統(tǒng)次同步振蕩： P306FACTS串聯(lián)補償一、概述串聯(lián)補償與潮流控制： P302FA可控串聯(lián)補償Thyristior Controlled Series Capacitor FACTS串聯(lián)補償可控串聯(lián)補償Thyristior Controlled S一、可控串補概述 可控串聯(lián)補償技術(shù)是上世紀(jì)90年代中期開始研究應(yīng)用的一種靈活交流輸電技術(shù)。 可控串補是在常規(guī)串聯(lián)補償技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種基于電力電子的新型輸電技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜、覆蓋

6、面廣。 可控串補集傳統(tǒng)電力工業(yè)技術(shù)與新興電力電子技術(shù)于一體，覆蓋電網(wǎng)設(shè)計、電力電子、高壓電器、通訊測量、變電自動化等研究領(lǐng)域和相關(guān)設(shè)備元件制造行業(yè)。 可控串補依補償器的具體類型，具有不同的補償特性。FACTS串聯(lián)補償一、可控串補概述 可控串聯(lián)補償技術(shù)是上世紀(jì)90年 1.控制輸電線路中的輸送功率可以通過調(diào)節(jié)輸電線路的阻抗來實現(xiàn)。具體實現(xiàn)方法之一就是在輸電線路上直接安裝串聯(lián)電容器以減少線路阻抗達(dá)到提高線路輸送能力的目的。 P =V1V2sin/X 2.串聯(lián)電容器的容量可以是分級定值的形式，也可以是連續(xù)可調(diào)的形式。 3.連續(xù)可調(diào)形式補償器，為便于調(diào)節(jié)，保證輸電線路始終通暢，串聯(lián)電容器直接串聯(lián)在線路里

7、，在其兩端并聯(lián)電抗器與電子開關(guān)的串聯(lián)支路。若需調(diào)節(jié)投入線路的串聯(lián)補償量，通過調(diào)節(jié)與電容器并聯(lián)的電抗量來間接實現(xiàn)。 理論上的最佳方案是基于DC/AC 換流技術(shù)的補償器。 一、可控串補概述FACTS串聯(lián)補償 1.控制輸電線路中的輸送功率可以通過調(diào)節(jié)輸電線路的阻抗一、可控串補概述 4.串聯(lián)補償器分類 P307 a.固定串補：斷路器投切的電容器或電抗器； b.靜止串補：晶閘管投切或控制的電容器或電抗器。 c.有源串補：基于DC/AC 換流技術(shù)的補償器。b、c皆為FACTS控制器。FACTS串聯(lián)補償一、可控串補概述 4.串聯(lián)補償器分類 P30二、可控串補控制器FACTS串聯(lián)補償器以晶閘管投切串聯(lián)電容器（

8、TSSC： Thyristor swithed series capacitor）和晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC： Thyristor controlled series capacitor）應(yīng)用最廣。有學(xué)者基于TCR的原理，提出可關(guān)斷晶閘管控制串聯(lián)電容器方案（GCSC： GTO controlled series capacitor）。TCSC最有代表性，常簡稱可控串補。 P316FACTS串聯(lián)補償二、可控串補控制器FACTS串聯(lián)補償器以晶閘管投切串聯(lián)電容器 2.1 可控串補的結(jié)構(gòu)圖TCSC 的原理接線圖 FACTS串聯(lián)補償 2.1 可控串補的結(jié)構(gòu)圖TCSC 的原理2.2 可控串補的功能T

9、CSC由于可通過改變晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通角來連續(xù)地調(diào)節(jié)串聯(lián)補償量，即連續(xù)改變串聯(lián)在線路中的容抗的大小，甚至可變?nèi)菘篂楦锌?，因而為控制線路中的潮流提供了一種極好的手段。大量的研究結(jié)果表明，TCSC不僅可改善系統(tǒng)的特性，控制輸電線路中的潮流，提高線路的輸送功率，還可抑制次同步振蕩，阻尼功率振蕩為系統(tǒng)提供電壓支持以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。TCSC的功能可概括為六個方面:FACTS串聯(lián)補償2.2 可控串補的功能TCSC由于可通過改變晶閘管的觸發(fā)導(dǎo) 2.2 可控串補的功能1、可以連續(xù)調(diào)節(jié)等值串聯(lián)電容的容抗，進(jìn)行潮流控制。2、可提高輸電線的輸電容量或提高互連電網(wǎng)的傳輸能量。3、可緩解系統(tǒng)中某個支路的過負(fù)荷問題，可控

10、串補比普通串補更能適應(yīng)多種系統(tǒng)情況。4、可以阻尼由于系統(tǒng)阻尼不足或由于系統(tǒng)擾動引起的低頻功率振蕩,提高動態(tài)穩(wěn)定性。5、可提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。在系統(tǒng)受到大的擾動時,可迅速調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,改變串聯(lián)電容的補償度。6、可抑制次同步振蕩。一種方法是在發(fā)生次同步振蕩時,迅速調(diào)整串聯(lián)電容至最小值,對于次同步頻率,TCSC呈感抗,這樣便會對SSR起很強的阻尼作用。另一種方法是采集當(dāng)?shù)氐碾娏?、電?用矢量合成的方法獲得遠(yuǎn)方發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相位,經(jīng)過處理后用作對發(fā)電機軸振動的阻尼。FACTS串聯(lián)補償 2.2 可控串補的功能1、可以連續(xù)調(diào)節(jié) 當(dāng)IcIL，即XcIL，即XcXl時，線路電流與電容電流同相當(dāng)IcX

11、l時，線路電流與電抗器電流同相位，電容電壓超前線路電流90，并聯(lián)阻抗呈感性，相量圖如圖。如果在電抗支路中串聯(lián)晶閘管開關(guān)，對電抗進(jìn)行相控，當(dāng)改變晶閘管的觸發(fā)角時，就可改變支路電抗的電流，即改變并聯(lián)阻抗的大小與性質(zhì)。因此只要對晶閘管導(dǎo)通角進(jìn)行精確控制，就可以對TCSC的等值電抗快速、連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)，從而為系統(tǒng)提供可控串聯(lián)補償。 2.2 可控串補的功能FACTS串聯(lián)補償當(dāng)IcXl時，線路電流與電抗器電流同相位，電 2.3 可控串補的基頻阻抗 由電抗器和電容器組成的并聯(lián)回路，其等效阻抗取決于兩者的關(guān)系。 當(dāng)電容器容抗小于電抗器感抗時，其等值阻抗呈容性，且等效容抗值不低于電容器實際容抗。 當(dāng)電容器容抗

12、大于電抗器感抗時，其等值阻抗呈感性，且等效電抗值不低于電抗器實際感抗。 當(dāng)電容器容抗等于電抗器感抗時，系統(tǒng)構(gòu)成并聯(lián)諧振回路。FACTS串聯(lián)補償 2.3 可控串補的基頻阻抗 由電 2.3 可控串補的基頻阻抗 基頻阻抗的表達(dá)式： 式中： 為工頻角頻率。 為電容器和電抗器環(huán)路的諧振角頻率。 可參見P317 P322各公式。FACTS串聯(lián)補償 2.3 可控串補的基頻阻抗 基頻阻抗的表達(dá)式： 2.4 可控串補的控制原理 可控串補的控制原理是根據(jù)各種控制目的(系統(tǒng)穩(wěn)定控制、恒功率控制、恒阻抗控制等)，得出要求串補輸出的基波阻抗值，再根據(jù)圖中所示的曲線得到與該阻抗值對應(yīng)的觸發(fā)角。 FACTS串聯(lián)補償 2.4

13、 可控串補的控制原理 可控串補 2.4 可控串補的控制原理 TCSC晶閘管觸發(fā)延遲角的控制范圍是90到180，在該范圍內(nèi)，TCSC的穩(wěn)態(tài)阻抗特性分為容性運行區(qū)和感性運行區(qū)。在感性運行區(qū)和容性運行區(qū)之間的轉(zhuǎn)換過程中，要經(jīng)過一個諧振點。與諧振點對應(yīng)的控制觸發(fā)延遲角acri的大小由電容和電感的參數(shù)決定。 當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間(acri,180內(nèi)時，TCSC呈現(xiàn)容性等效電抗運行特性。觸發(fā)延遲角為180時對應(yīng)于晶閘管全關(guān)斷運行模式，對應(yīng)的等效容抗數(shù)值最小，即電容器標(biāo)稱容抗XC，標(biāo)幺值為1.0p.u.。FACTS串聯(lián)補償 2.4 可控串補的控制原理 TCSC 2.4 可控串補的控制原理從180逐漸減

14、小觸發(fā)延遲角(增大觸發(fā)越前角)，TCSC等效容抗逐漸增大，對應(yīng)于容性微調(diào)運行模式。當(dāng)晶閘管觸發(fā)延遲角位于區(qū)間90, acri)內(nèi)時，TCSC呈現(xiàn)感性等效電抗運行特性。觸發(fā)延遲角為90時等效感抗數(shù)值最小，對應(yīng)晶閘管旁路運行模式，等效感抗在數(shù)值上等于電容電抗和電感電抗并聯(lián)，一般遠(yuǎn)小于1.0p.u.。從90開始逐漸增大觸發(fā)延遲角，在達(dá)到諧振角acri之前，TCSC等效感抗逐漸增大，對應(yīng)于感性微調(diào)運行模式。 FACTS串聯(lián)補償 2.4 可控串補的控制原理從180逐漸減小觸發(fā)2.5 可控串補的兩種工作方案 1、晶閘管開關(guān)或關(guān)或閉，電抗器或并入或切除，實現(xiàn)兩點控制，比較簡單，不會發(fā)生電容和電感并聯(lián)工頻諧振

15、，即分階控制方式。 2、連續(xù)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，可連續(xù)改變串聯(lián)電容電抗組的電抗。這種可控串補也稱先進(jìn)串補（ASC），目前世界各國研究的重點是這種TCSC串補。 在接線形式上兩種串補并無差別，因此可以選擇兩種形式中的一種作為運行方式。 研究（ASC）型可控串補，應(yīng)用的是靜止補償器（SVC）中的固定電容器（FC）和晶閘管控電抗器（TCR）的熟悉技術(shù)特性。 TCSC與SVC的主要差別在電源類型方面，SVC是電壓源型， TCSC是電流源型。 3、特性分析見P322P325。FACTS串聯(lián)補償2.5 可控串補的兩種工作方案 1、晶閘管開關(guān)或關(guān)或閉， 2.6 GCSC基本原理 P310由GTO構(gòu)成的雙向開

16、關(guān)并聯(lián)在串聯(lián)補償電容器兩端。GCSC補償量的控制是通過選擇開通關(guān)斷GTO的時刻來實現(xiàn)的。其原理類同TCR。關(guān)斷時刻的選?。阂跃€路電流為參照，關(guān)斷角的取值范圍為90180，則補償電容器的導(dǎo)通角C180。開通時刻的選?。貉a償電容器充電電壓由最大值降為0時，導(dǎo)通對應(yīng)的GTO， GTO的導(dǎo)通角4。相關(guān)公式見P312P313?？紤]線路中可能出現(xiàn)的短路電流的影響，GCSC要有相應(yīng)的電流裕量，并有過電壓保護(hù)措施。 FACTS串聯(lián)補償 2.6 GCSC基本原理 P310由GT 2.6 GCSC基本原理 討論P314 方案FACTS串聯(lián)補償 2.6 GCSC基本原理 討論P314 2.7 TSSC基本原理 P3

17、15由SCR（THY）構(gòu)成的雙向開關(guān)并聯(lián)在串聯(lián)補償電容器兩端。TSSC補償量的控制是通過控制導(dǎo)通SCR來實現(xiàn)的。其原理類同TSC。SCR導(dǎo)通時刻的選?。?以線路電流為參照，當(dāng)電流達(dá)到0值時觸發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)的晶閘管。 分析討論圖917波形。TCSC的主要問題是有引起次同步振蕩的危險。 FACTS串聯(lián)補償 2.7 TSSC基本原理 P315由SC 2.8 可控串補的組成及安裝原則串聯(lián)電容器補償是提高長距離輸電線路輸電能力的有力措施。當(dāng)采取單點補償方式時，從提高系統(tǒng)穩(wěn)定極限考慮，將電容器安裝在線路中點是最佳選擇。普通串補有可能引起次同步諧振，應(yīng)該與可控串補結(jié)合運用。 實用中采用多個單元串聯(lián)的構(gòu)成模式，并

18、包括相關(guān)的保護(hù)單元。 參見P327。FACTS串聯(lián)補償 2.8 可控串補的組成及安裝原則串聯(lián)電容器補償是 2.9 可控串補的缺點 1、需要一個容量大的電容器； 2、由于吸收的無功功率是電容器和電感器相互抵消的結(jié)果，在吸收或發(fā)出較小的無功功率時，電容器與電抗器實際上都吸收了較大的無功功率，都會有很大的電流流過； 3、串聯(lián)補償將使短路電流增大，可能引起繼電保護(hù)誤動。 FACTS串聯(lián)補償 2.9 可控串補的缺點 1、三、可控串補的工程應(yīng)用詳見P338P368 最早的串聯(lián)補償是1928年美國紐約電網(wǎng)33kV系統(tǒng)的串聯(lián)電容補償器，用于均衡潮流。 20世紀(jì)50年代初,蘇聯(lián)在古比雪夫向莫斯科送電的1000k

19、m 400kV線路，瑞典由北部水電站群向南部負(fù)荷中心送電的多回長距離重載400kV線路，北美西部系統(tǒng)若干條500kV長距離輸電線路等都采用了串聯(lián)電容器補償裝置。 我國1966年華東電網(wǎng)220kV、1972年西北電網(wǎng)330kV投運第一套串聯(lián)電容補償裝置，現(xiàn)退出運行。 著名的幾個成功的工程實例是：FACTS串聯(lián)補償三、可控串補的工程應(yīng)用詳見P338P368 最早 3.1 Kanawha river工程： 最早投入運行的是ABB公司與AEF公司（美利堅電力公司）合作的一組，稱為卡那瓦河工程（Kanawha river project），這個最初的實用工程稱“可控串補電容”，簡稱CSC。 這個工程是實

20、驗性的，只裝在一相上面，并且只是用晶閘管投切1/6的串聯(lián)電容，可以說是極初步的探討，于19911992年完成了現(xiàn)場試驗。 FACTS串聯(lián)補償 3.1 Kanawha river工程： 最早投 3.2 Kayenta工程 是1992年調(diào)試的工程，位于美國亞利桑那州東北部，是第一條按連續(xù)調(diào)節(jié)方式，3相補償?shù)目煽卮a線路，但它只用晶閘管調(diào)節(jié)串聯(lián)電容的13，其目的是為了取得晶閘管控制阻抗的認(rèn)識。這個工程進(jìn)行了幾次重要的現(xiàn)場試驗，考慮了較多的技術(shù)細(xì)節(jié)。 該裝置包括兩組工頻容抗為55歐的串聯(lián)電容器組。其中第一組為固定串聯(lián)電容器，第二組分為兩部分，一部分是40歐的固定串聯(lián)電容器，另一部分是在15歐的電容器兩

21、端并聯(lián)帶有晶閘管控制的電抗器支路的可控電容器。 FACTS串聯(lián)補償 3.2 Kayenta工程 是 3.3 Slatt工程 這項工程處于美國西北部，是美國電力研究院的實驗性研究項目，于1993年9月投入運行。 這項工程的一些研究內(nèi)容未作詳細(xì)披露，一項試驗也未公布結(jié)果。 這項工程開始是美國電科院征求各電力公司合作，提供可控串補的運行條件，BPA公司提出3個可供選擇的現(xiàn)場，由電科院決定取舍，最后選定Slatt串聯(lián)電容工程作為可控串補的現(xiàn)實場所。 Slatt工程的目的是可控串補技術(shù)的研究實踐。 FACTS串聯(lián)補償 3.3 Slatt工程 3.3 Slatt工程 1993年，美國邦納維爾電業(yè)管理局所屬

22、的Slatt變電站，500kV系統(tǒng)側(cè)，安裝了一套多模塊TCSC裝置。 該裝置由6個相同的TCSC模塊組成，每個模塊的串聯(lián)電容器容抗為1.33歐，三相電容器總?cè)萘繛?02MVar。和單模塊TCSC裝置相比較而言，多模塊TCSC裝置具有阻抗可控范圍寬，連續(xù)調(diào)節(jié)性能好的優(yōu)點。 研究人員在此基礎(chǔ)上針對TCSC裝置的特性及其在阻尼電力系統(tǒng)功率振蕩和抑制次同步諧振等應(yīng)用方面開展了大量的理論和試驗研究工作。 FACTS串聯(lián)補償 3.3 Slatt工程 3.4 瑞典中部Forsmark核電站工程 位于瑞典中部的Forsmark核電站通過多回400kV的輸電線路與北部水電系統(tǒng)相連，這些線路全部采用了固定串聯(lián)補償

23、。 其中，一臺容量為1300MW的發(fā)電機組多次發(fā)生次同步諧振問題引起繼電保護(hù)動作，串聯(lián)電容器被迫旁路運行，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的功率傳輸。 為解決這一問題，1997年對安裝在Stode變電站的串聯(lián)補償裝置進(jìn)行了改造，其補償容量的30%由TCSC裝置實現(xiàn)，另外70%的補償容量仍然是通過固定串聯(lián)電容器實現(xiàn)。這是專門為解決SSR問題而安裝的TCSC裝置。FACTS串聯(lián)補償3.4 瑞典中部Forsmark核電站工程 3.5 巴西互聯(lián)電網(wǎng)工程 1997年巴西在其北南電網(wǎng)互聯(lián)工程中從Imperatriz到Samambaia長達(dá)1200km的500kV輸電線路上安裝了串聯(lián)補償裝置，包括6組容量為161MVar的固

24、定串聯(lián)補償裝置以及2組容量為108MVar的TCSC裝置，用于阻尼系統(tǒng)低頻振蕩和抑制可能發(fā)生的SSR問題，以提高系統(tǒng)的輸電能力。 FACTS串聯(lián)補償 3.5 巴西互聯(lián)電網(wǎng)工程 3.6 我國引進(jìn)的串補裝置 2000年11月，陽城三堡500kV輸電系統(tǒng)兩套西門子500MVar串補度40的固定串聯(lián)補償裝置。2001年6月，華北電網(wǎng)大房500kV輸電系統(tǒng)ABB串補度35的固定串聯(lián)補償裝置。2003年6月，華北電網(wǎng)豐萬順500kV輸電系統(tǒng)NOKIAN串補度35的固定串聯(lián)補償裝置。2003年11月，貴州青巖廣西河池500kV雙回聯(lián)絡(luò)線河池變電站西門子762MVar串補度50的固定串聯(lián)補償裝置，迄今容量最大

25、。FACTS串聯(lián)補償3.6 我國引進(jìn)的串補裝置 2000年11月，陽城三堡5 四、我國的可控串補研發(fā)工程 1996年在國家自然科學(xué)基金和原電力部的資助下，中國電力科學(xué)研究院和清華大學(xué)等單位，開始可控串補的基礎(chǔ)理論研究。 根據(jù)西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)的需要，針對我國電網(wǎng)亟待提高電網(wǎng)輸送能力和電力系統(tǒng)供電可靠性、緩解輸電走廊緊張、提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)合隴南地區(qū)水電開發(fā)急需提高電網(wǎng)輸電能力等問題，國家電網(wǎng)公司于2003年立項，將甘肅可控串補工程作為可控串補國產(chǎn)化科技示范工程。該工程由中國電力科學(xué)研究院和甘肅省電力公司組織研發(fā)。 FACTS串聯(lián)補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 19 四、我國的可控

26、串補研發(fā)工程 2000年，國家電力公司委托中國電力科學(xué)研究院開展可控串補關(guān)鍵設(shè)備的研制。 2003年國家電網(wǎng)公司批準(zhǔn)了“甘肅碧口至成縣220kV系統(tǒng)可控串補工程可行性研究報告”，并被列為國家發(fā)改委“十五”重大裝備研制項目和國家電網(wǎng)公司重大科研項目。 這是我國第一個國產(chǎn)化可控串補裝置工程220千伏成碧可控串補裝置工程。 FACTS串聯(lián)補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 20 四、我國的可控串補研發(fā)工程 2004年12月22日，在甘肅省隴南地區(qū)成縣變電站，我國第一個國產(chǎn)化可控串補工程甘肅碧口至成縣220kV可控串補工程一次投運成功，經(jīng)過4天各種系統(tǒng)運行條件的考驗，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，并于12

27、月26日正式投入運行。 該工程由國家電網(wǎng)公司組織領(lǐng)導(dǎo)，甘肅省電力公司組織實施，委托甘肅隴南電力局和甘肅送變電公司建設(shè)，中國電力科學(xué)研究院提供可控串補成套設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計單位為華北電力設(shè)計院。FACTS串聯(lián)補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 20 四、我國的可控串補研發(fā)工程 220千伏成碧可控串補裝置工程是國家電網(wǎng)公司重點科技項目，也是世界上目前投運的8個可控串補工程中容量最大的全可控串補裝置。 成碧可控串補裝置的投運，實現(xiàn)了可控串補裝置的國產(chǎn)化，打破了國外公司在該技術(shù)領(lǐng)域的壟斷，填補了我國在靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)上的空白，標(biāo)志著我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高壓/超高壓靈活交流輸電技術(shù)進(jìn)入工程實用化階段。

28、成碧可控串補工程動態(tài)投資6196萬元。 與新建一回220kV線路相比較，安裝可控串補減少投資1億元，并且能改善系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性，抑制低頻振蕩。 FACTS串聯(lián)補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 22 四、我國的可控串補研發(fā)工程 成碧可控串補工程的順利投運，使我國一舉成為繼美國、德國和瑞典之后第四個可以制造可控串補的國家。 中國電力科學(xué)研究院成為繼GE、ABB和西門子公司之后，第四個能夠生產(chǎn)可控串補成套裝置的企業(yè)。 甘肅可控串補工程是世界上第七個可控串補工程，也是世界上全可控串補度最大的工程和第一個常規(guī)與可控混合型串補工程。該工程的投產(chǎn)還標(biāo)志著我國同時實現(xiàn)了可控串補和常規(guī)串補的國產(chǎn)化。FACTS串聯(lián)

29、補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 成碧可控 四、我國的可控串補研發(fā)工程 甘肅可控串補工程實施后，可使碧口成縣220kV輸電線路的暫態(tài)穩(wěn)定極限提高 33，可滿足碧口地區(qū)水電汛期送電的需要。 隨著碧口地區(qū)水電的開發(fā)，汛期可多送電量4.21億千瓦時，按平均電價每千瓦時0.285分計算，每年可增加售電收入1.2億元（含稅）。 裝置在220千伏成碧線的成功應(yīng)用，有效降低了成碧線的線損，改善了隴南電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，使成碧線的輸送功率提高近129mw，有效緩解了隴南電網(wǎng)供電緊張的局面，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。FACTS串聯(lián)補償 四、我國的可控串補研發(fā)工程 甘肅可 五、我國首個可控串補工程 亞洲首個500k

30、V可控串補工程天廣交流輸變電平果站已于2003年11月投運。天廣可控串補系統(tǒng)提高了廣西500kV交流電網(wǎng)天生橋平果輸電線路的輸電容量。天廣TCSC是首個使用光直接觸發(fā)晶閘管(LTT)的串補工程，它不僅可用作控制裝置還可用作快速旁路開關(guān)裝置，并能承受很大的交流故障電流。 裝置由西門子制造。FACTS串聯(lián)補償 五、我國首個可控串補工程 亞洲首個靜止同步串聯(lián)補償器Static Synchronous Series CompensatorSSSC or S3C FACTS串聯(lián)補償靜止同步串聯(lián)補償器Static Synchronous S一、SSSC概述 P376SSSC是串聯(lián)接入系統(tǒng)的一個電壓源。電壓

31、源一般由電壓源型電力電子DC/AC逆變器生成。（靜止）逆變器生成的電壓源必須與系統(tǒng)電壓同頻率。（同步）SSSC串聯(lián)接入系統(tǒng)后，既可以與系統(tǒng)進(jìn)行有功交換，也可與系統(tǒng)進(jìn)行無功交換。一般情況下，是對系統(tǒng)進(jìn)行無功補償。 SSSC串聯(lián)接入系統(tǒng)的電壓源通常是通過串聯(lián)變壓器注入系統(tǒng)的。FACTS串聯(lián)補償一、SSSC概述 P376S一、SSSC概述SSSC與SVG采用相同的電路結(jié)構(gòu)，多為三相電壓源型逆變器，也可以是三個單相橋。由于SSSC是工作在輸電系統(tǒng)中，線路中的功率容量很大，電力電子器件的工作電壓、電流及頻率都受到限制，逆變器通常采用多重化、多電平或單相橋的串并聯(lián)級聯(lián)形式，但逆變器的輸出電壓都是串聯(lián)接入系

32、統(tǒng)。 見P379P381的圖106，107，108SSSC通常是通過向線路注入一個與線路電流相差90度的可控電壓，以快速控制線路的有效阻抗，從而進(jìn)行有效的系統(tǒng)控制。FACTS串聯(lián)補償一、SSSC概述SSSC與SVG采用相同的電路結(jié)構(gòu)，多為三相二、SSSC的工作原理及特性SSSC串聯(lián)注入系統(tǒng)的電壓：SSSC與系統(tǒng)是進(jìn)行有功交換還是與系統(tǒng)進(jìn)行無功交換，主要看U與I的相位關(guān)系。一般情況下， SSSC是對系統(tǒng)進(jìn)行無功補償：FACTS串聯(lián)補償二、SSSC的工作原理及特性SSSC串聯(lián)注入系統(tǒng)的電壓：FA SSSC與TCSC不同之處：TCSC串入線路中可以等效成可變?nèi)菘?，而串入的SSSC可以等效成電壓源，通

33、過控制換流器，可連續(xù)改變其輸出電壓的幅值和相位，從而改變線路兩端的電壓(幅值和相位)，實現(xiàn)對線路有功、無功潮流的控制和阻尼系統(tǒng)的功率振蕩，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限的目的。 詳見P387二、SSSC的工作原理及特性FACTS串聯(lián)補償 SSSC與TCSC不同之處：二、SSSC的工作原理及特性2.1 SSSC的原理圖 P376線路首端末端SSSC的原理圖FACTS串聯(lián)補償2.1 SSSC的原理圖 P376線路首端2.2 三相電壓源型逆變器SSSCP379FACTS串聯(lián)補償2.2 三相電壓源型逆變器SSSCP379FACTS串聯(lián)補2.3 三單相電壓源型逆變器SSSCP380FACTS串聯(lián)補償2.3 三單相

34、電壓源型逆變器SSSCP380FACTS串聯(lián)補2.4 SSSC的特點和優(yōu)點SSSC由于采用電力電子控制，最顯著的特 點是調(diào)節(jié)速度快、運行范圍廣。對于電力電子設(shè)備必產(chǎn)生諧波這個問題，SSSC通 過采用大容量PWM逆變器、多重化、多電平技 術(shù)等措施后，可大大減少補償電流中諧波的含量SSSC中的電抗器和電容元件可以取的容量較小。SSSC可在必要時短時內(nèi)向電網(wǎng)提供一定有功。 SSSC的優(yōu)點可簡單概括為七點 FACTS串聯(lián)補償2.4 SSSC的特點和優(yōu)點SSSC由于采用電力電子控制，2.4 SSSC的特點和優(yōu)點FACTS串聯(lián)補償2.4 SSSC的特點和優(yōu)點FACTS串聯(lián)補償SSSC實質(zhì)上是有源可控串補2

35、.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償SSSC實質(zhì)上是有源可控串補2.5 SSSC的特性與模型P2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P377FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P378； P388FACTS串聯(lián)補償2.5 SSSC的特性與模型P378； P388FACTS2.6 SSSC的擴展直流側(cè)接儲能裝置，S

36、SSC裝置同時可以補償有功功率和無功功率，相當(dāng)于可控制線路的電抗和電阻。線路兩端電壓恒定為V，相角差為，則線路存在電阻時傳輸功率的公式為：P388FACTS串聯(lián)補償2.6 SSSC的擴展直流側(cè)接儲能裝置，SSSC裝置同時2.6 SSSC的擴展線路的電抗電阻比（XL/R)對線路傳輸能力的影響P388FACTS串聯(lián)補償2.6 SSSC的擴展線路的電抗電阻比（XL/R)對線路2.6 SSSC的擴展FACTS串聯(lián)補償2.6 SSSC的擴展FACTS串聯(lián)補償2.7 SSSC對次同步振蕩的影響SSSC對次同步振蕩的影響及控制 次同步振蕩簡介 SSSC對次同步振蕩的影響 SSSC應(yīng)對次同步振蕩的策略FACT

37、S串聯(lián)補償2.7 SSSC對次同步振蕩的影響SSSC對次同步振蕩的2.7 SSSC對次同步振蕩的影響 次同步振蕩簡介 （ SSO） （subsynchronous oscillation） 電力系統(tǒng)存在頻率為f 的振蕩，發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸系（非剛性）存在f0 -f 的固有振蕩頻率，系統(tǒng)電頻率振蕩與軸系的振蕩互相激勵，導(dǎo)致嚴(yán)重的振蕩有可能影響發(fā)電機轉(zhuǎn)子的壽命，嚴(yán)重時損壞發(fā)電機的軸系。當(dāng)ff0時稱為次同步振蕩。我國曾出現(xiàn)秦嶺電廠的發(fā)電機轉(zhuǎn)子因次同步振蕩而扭斷并飛出幾公里外的嚴(yán)重事故。關(guān)于次同步振蕩的知識可參見倪以信的動態(tài)電力系統(tǒng)的理論和分析。FACTS串聯(lián)補償2.7 SSSC對次同步振蕩的影響 2.7

38、SSSC對次同步振蕩的影響 輸電線串聯(lián)電容器補償可能引起次同步振蕩，TCSC可以控制內(nèi)部電容器及電抗的頻率特性，因此不會引起次同步振蕩，甚至可能消除次同步振蕩。 SSSC裝置是電壓源逆變器，只產(chǎn)生基波電壓，對其他頻率分量的阻抗理論上為零，不會影響系統(tǒng)其他頻率分量的特性，因此不會改變系統(tǒng)其他頻率的特性，也不會引起次同步振蕩。 實際中，由于存在變壓器漏抗（但很?。?，因此會影響系統(tǒng)的非基波頻率特性。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，SSSC裝置直流電壓波動，會與系統(tǒng)振蕩相互作用。FACTS串聯(lián)補償2.7 SSSC對次同步振蕩的影響 輸電線串聯(lián)電容器補償2.8 SSSC的控制 FACTS裝置一般都采用雙環(huán)控制，外環(huán)控

39、制根據(jù)系統(tǒng)控制的目標(biāo)要求給出內(nèi)環(huán)控制的參考量如VREF 或IREF，XREF等等。SSSC的內(nèi)環(huán)控制：只控制相角差的內(nèi)環(huán)控制同時控制相角差，又控制直流側(cè)電容電壓（控制脈寬即）的內(nèi)環(huán)控制SSSC的外環(huán)控制： SSSC的外環(huán)控制為多目標(biāo)控制FACTS串聯(lián)補償2.8 SSSC的控制 FACTS裝置一般都采用雙2.8 SSSC的控制 P385 圖1015FACTS串聯(lián)補償2.8 SSSC的控制 P385 圖1015FAC2.8 SSSC的控制 P385 圖1016FACTS串聯(lián)補償2.8 SSSC的控制 P385 圖1016FAC2.8 SSSC的控制 SSSC的外環(huán)多目標(biāo)控制：電力系統(tǒng)的控制是多目標(biāo)

40、控制 1.維持節(jié)點電壓恒定或基本恒定 2.阻尼電力系統(tǒng)振蕩 3.改善系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 4.提高輸電線路的暫態(tài)穩(wěn)定極限 5.提高輸電線路的靜態(tài)穩(wěn)定極限FACTS串聯(lián)補償2.8 SSSC的控制 SSSC的外環(huán)多目標(biāo)控制：FAC2.8 SSSC的控制 P386FACTS串聯(lián)補償2.8 SSSC的控制 P386FACTS串聯(lián)補償靜止電壓/相角調(diào)節(jié)器FACTS串聯(lián)補償靜止電壓/相角調(diào)節(jié)器FACTS串聯(lián)補償一、移相調(diào)節(jié)變壓器內(nèi)容1、移相調(diào)節(jié)變壓器（PST也稱PAR)2、晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器 （TCPST）3、晶閘管投切的移相調(diào)節(jié)變壓器 （TSPST）FACTS串聯(lián)補償一、移相調(diào)節(jié)變壓器內(nèi)容FACT

41、S串聯(lián)補償一、移相調(diào)節(jié)變壓器基本原理電壓調(diào)節(jié)器（縱向調(diào)節(jié)）相角調(diào)節(jié)器（橫向調(diào)節(jié)）電壓相角調(diào)節(jié)器（斜向調(diào)節(jié)）統(tǒng)稱PST=Phase Shifting Transformer ，簡稱 移相器，也稱PAR=Phase Angle Regulator， 相角調(diào)節(jié)器)FACTS串聯(lián)補償一、移相調(diào)節(jié)變壓器基本原理FACTS串聯(lián)補償1.1 機械式電壓調(diào)節(jié)器（縱向調(diào)節(jié)）P393FACTS串聯(lián)補償1.1 機械式電壓調(diào)節(jié)器（縱向調(diào)節(jié)）P393FACTS串聯(lián)補1.2 機械式相角調(diào)節(jié)器（橫向調(diào)節(jié)）P394FACTS串聯(lián)補償1.2 機械式相角調(diào)節(jié)器（橫向調(diào)節(jié)）P394FACTS串聯(lián)補1.3 機械式電壓相角調(diào)節(jié)器（斜向調(diào)

42、節(jié)）P394FACTS串聯(lián)補償1.3 機械式電壓相角調(diào)節(jié)器（斜向調(diào)節(jié)）P394FACTS串二、晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器 晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器（TCPST）（Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer）或（TCVR）TCPST的基本原理是在輸電線每相電壓中串入一個與線路相電壓垂直的可變電壓分量，采用晶閘管控制，連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)其幅值，從而調(diào)節(jié)線路兩端電壓向量間的角度，以達(dá)到控制線路負(fù)荷，調(diào)節(jié)網(wǎng)內(nèi)功率分配和增進(jìn)線路穩(wěn)定極限以及阻尼振蕩等目的。FACTS串聯(lián)補償二、晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器 晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器（二、晶閘管控制的移相調(diào)

43、節(jié)變壓器 TCPST的基本功能： 1.電壓調(diào)節(jié)器（縱向調(diào)節(jié)） 2.相角調(diào)節(jié)器（橫向調(diào)節(jié)） 3.電壓相角調(diào)節(jié)器（斜向調(diào)節(jié)）FACTS串聯(lián)補償二、晶閘管控制的移相調(diào)節(jié)變壓器 TCPST的基本功能：FAC2.1 TCPST對系統(tǒng)功角特性的影響 P391FACTS串聯(lián)補償2.1 TCPST對系統(tǒng)功角特性的影響 P391FACTS串2.1 TCPST對系統(tǒng)功角特性的影響 P392FACTS串聯(lián)補償2.1 TCPST對系統(tǒng)功角特性的影響 P392FACTS串2.2 TCPST對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響 FACTS串聯(lián)補償2.2 TCPST對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響 FACTS串聯(lián)補償2.2 TCPST對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的

44、影響 P392FACTS串聯(lián)補償2.2 TCPST對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響 P392FACTS串2.3 TCPST與SSSC的不同 1、移相器調(diào)節(jié)電壓大小與相位，不產(chǎn)生無功或有功，而SSSC裝置可補償無功。2、移相器這種調(diào)壓方式通過改變系統(tǒng)無功分配來調(diào)節(jié)電壓，因此如果系統(tǒng)無功功率不足，改變無功分配調(diào)節(jié)局部電壓可能引起電壓崩潰，而采用SSSC等裝置不會出現(xiàn)這種問題。3、有載調(diào)分接頭變壓器（OLTC)可看成移相器。FACTS串聯(lián)補償2.3 TCPST與SSSC的不同 1、移相器調(diào)節(jié)電壓大小與2.4 TCPST的基本原理 P395FACTS串聯(lián)補償2.4 TCPST的基本原理 P395FACTS串聯(lián)補償2.4 TCPST的基本原理 連續(xù)改變晶閘