柔性交流输电系统的基本概念讲义
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1891年，第一条三相交流高压输电线路在德国运行，从拉芬 镇到法兰克福全长178公里，电压15.2kV，输送功率200kW
电气与自动化工程学院·
一、电力系统发展概况
1889年，北美洲第一条单相交流输电线路在俄勒冈 州的威拉姆特瀑布和波特兰之间建成并投入运行， 输电电压为4kV，距离为21km
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三、提高传输容量？ 电力系统稳定性限制 表现形式： 电压稳定 功角稳定 频率稳定 数学定义： 小扰动电压稳定
电力系统稳定性限制决定的传输 容量极限小于其他因素 电力系统稳定性的本质是功率平 衡，需要通过快速的潮流调节来 提高系统稳定性
传统慢动态或者不能动态、连续
特高压交流-直流输电
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二、现代电力系统的特点
多种一次能源
除传统火电、水电外，可再生能源发电技术日益完善， 分布式发电系统在电网中所占比例逐渐上升
机组容量增大
发电机组单机容量和大机组占总装机容量的比例不断 提高，2004年世界上最大火电机组和水电机组达到 1300MW和700MW，分别安装在美国的Cumberland电厂和 我国的三峡水电站
1.1现代电力系统概况
一、电力系统发展概况 1875年 ，比利时工程师格拉姆将改造后的发电机安装在 法国巴黎北火车站发电厂，该厂是世界第一座火电厂 ， 专供弧光灯用电
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一、电力系统发展概况
第一个完整电力系统由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃 尔大街站建成。1882年9月投入运行，由1台蒸汽机拖动直 流发电机经过110V地下电缆供给半径约1.5km面积内的59盏 白炽灯。
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一、电力系统发展概况 50年代，随着半导体技术的发展，基于整流、逆变的远距离、 大容量直流输电技术（high voltage direct current, HVDC)得到了广泛应用 瑞典于1954年在该国内陆与哥德兰岛之间建造的10-20 MW 直流输电系统 1972年前后，首个采用晶闸管的全固态商业化HVDC，伊尔 河背靠背（back to back）工程投入运营。 现时全球输电距离最长的高压直流输电系统，是位于我国境 内的向家坝水电站至上海之间的±800kV，6400 MW输电系 统，全长2,071公里。2009年，瑞士ABB集团和西班牙 Abengoa集团合作，开始建设连接巴西西北部两座新水电站 和圣保罗的超过2500公里输电线路。该线路预计将在2012 年建成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ建成后将成为世界最长的高压直流输电系统。 2004年，50年之际，全球HVDC工程95项，总传输容量高达 70GW，同时加快了对更高电压等级（1000kV，1200kV)和轻 HVDC（HVDC light）的研究 电气与自动化工程学院·
到1995年世界上交流输电的最高电压已达了1150kV, 输送距离最长为1900km，设计最大的单机容量为 1300MW，但多降压运行 高压交流（high voltage alternative current, HVAC)输电电压等级标准化，我国高电压等级为 110kV、220kV和330kV，超高电压等级为500kV和 750kV,特高压等级为1000kV
高电压、远距离和大规模互联电网输电
如美加联合电网和西欧联合电网，我国形成了东北、 华北、华中、华东和南方五大区电网的交直流互联
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二、现代电力系统的特点
更加重视电能质量
精密加工工业、自动化生产线等对电能质量要求较高
自动化水平大大提高
能量管理系统（energy management system/supervisory control data acquisition, EMS/SCADA)，广域测量系统（wide-area measurment system,WAMS),区域稳定控制、管理信息系统 （management information system，MIS）等 电力工业逐步引入市场化机制
直流电力系统： 发电机、电缆、熔 丝、电表和负荷
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一、电力系统发展概况 初期采用直流，其无法远距离送电的局限性显露出来，输电 要高电压，而发用机电压低，需要采用基于交流的变压输电技 术 19世纪90年代交直流标准之争，爱迪生主张直流，西屋偏好 交流，激烈辩论
1888年，特斯拉获得了交流电动机、发电机、变压器和输电 系统的若干专利
陆地风能主要集中在“三北”地区（东北、华北北部、西北） 我国2/3以上的能源需求集中在东中部地区
提高供电可靠性 减少备用容量 可安装大容量发电机组，有利于降低造价，单位电量能耗小 有利于安排检修计划 提高经济性
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西电东送
京津唐
北通道 中通道 南通道
柔性交流输电系统
课程的主要内容
柔性交流输电系统概述 电压型变流器 并联补偿与静止无功补偿器 静止同步补偿器 串联补偿器
第一章 柔性交流输电系统的基本概念
1.1现代电力系统概述 1.2FACTS的功能和定义 1.3FACTS控制器分类与简介 1.4FACTS发展应用
电气与自动化工程学院·
调节的手段在提高稳定性方面的 作用非常有限，如固定串联电容
长江三 角洲
珠江三 角洲 电气与自动化工程学院·
三、提高传输容量？
电网的传输容量是指电网在一系列的约束条件下 能够传输功率的能力。 热稳定极限
设备上限温升对应的传输功率
设备绝缘极限
设备的允许工作电压通常不超过额定值的10%
理想线路的极限传输功率
理想线路能流过的最大功率，静态稳定极限功率
我国十五期间的“厂网分开，竞价上网”
大停电事故对社会的影响日益增大
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二、现代电力系统的特点 电网互联的优点 合理利用能源，有利于各种资源的开发——西电东输、南北 互供
80％的水能资源分布在四川、云南西藏等西部地区
煤炭资源保有储量的76％分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部地区
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一、电力系统发展概况
1889年，北美洲第一条单相交流输电线路在俄勒冈 州的威拉姆特瀑布和波特兰之间建成并投入运行， 输电电压为4kV，距离为21km
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三、提高传输容量？ 电力系统稳定性限制 表现形式： 电压稳定 功角稳定 频率稳定 数学定义： 小扰动电压稳定
电力系统稳定性限制决定的传输 容量极限小于其他因素 电力系统稳定性的本质是功率平 衡，需要通过快速的潮流调节来 提高系统稳定性
传统慢动态或者不能动态、连续
特高压交流-直流输电
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二、现代电力系统的特点
多种一次能源
除传统火电、水电外，可再生能源发电技术日益完善， 分布式发电系统在电网中所占比例逐渐上升
机组容量增大
发电机组单机容量和大机组占总装机容量的比例不断 提高，2004年世界上最大火电机组和水电机组达到 1300MW和700MW，分别安装在美国的Cumberland电厂和 我国的三峡水电站
1.1现代电力系统概况
一、电力系统发展概况 1875年 ，比利时工程师格拉姆将改造后的发电机安装在 法国巴黎北火车站发电厂，该厂是世界第一座火电厂 ， 专供弧光灯用电
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一、电力系统发展概况
第一个完整电力系统由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃 尔大街站建成。1882年9月投入运行，由1台蒸汽机拖动直 流发电机经过110V地下电缆供给半径约1.5km面积内的59盏 白炽灯。
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一、电力系统发展概况 50年代，随着半导体技术的发展，基于整流、逆变的远距离、 大容量直流输电技术（high voltage direct current, HVDC)得到了广泛应用 瑞典于1954年在该国内陆与哥德兰岛之间建造的10-20 MW 直流输电系统 1972年前后，首个采用晶闸管的全固态商业化HVDC，伊尔 河背靠背（back to back）工程投入运营。 现时全球输电距离最长的高压直流输电系统，是位于我国境 内的向家坝水电站至上海之间的±800kV，6400 MW输电系 统，全长2,071公里。2009年，瑞士ABB集团和西班牙 Abengoa集团合作，开始建设连接巴西西北部两座新水电站 和圣保罗的超过2500公里输电线路。该线路预计将在2012 年建成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ建成后将成为世界最长的高压直流输电系统。 2004年，50年之际，全球HVDC工程95项，总传输容量高达 70GW，同时加快了对更高电压等级（1000kV，1200kV)和轻 HVDC（HVDC light）的研究 电气与自动化工程学院·
到1995年世界上交流输电的最高电压已达了1150kV, 输送距离最长为1900km，设计最大的单机容量为 1300MW，但多降压运行 高压交流（high voltage alternative current, HVAC)输电电压等级标准化，我国高电压等级为 110kV、220kV和330kV，超高电压等级为500kV和 750kV,特高压等级为1000kV
高电压、远距离和大规模互联电网输电
如美加联合电网和西欧联合电网，我国形成了东北、 华北、华中、华东和南方五大区电网的交直流互联
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二、现代电力系统的特点
更加重视电能质量
精密加工工业、自动化生产线等对电能质量要求较高
自动化水平大大提高
能量管理系统（energy management system/supervisory control data acquisition, EMS/SCADA)，广域测量系统（wide-area measurment system,WAMS),区域稳定控制、管理信息系统 （management information system，MIS）等 电力工业逐步引入市场化机制
直流电力系统： 发电机、电缆、熔 丝、电表和负荷
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一、电力系统发展概况 初期采用直流，其无法远距离送电的局限性显露出来，输电 要高电压，而发用机电压低，需要采用基于交流的变压输电技 术 19世纪90年代交直流标准之争，爱迪生主张直流，西屋偏好 交流，激烈辩论
1888年，特斯拉获得了交流电动机、发电机、变压器和输电 系统的若干专利
陆地风能主要集中在“三北”地区（东北、华北北部、西北） 我国2/3以上的能源需求集中在东中部地区
提高供电可靠性 减少备用容量 可安装大容量发电机组，有利于降低造价，单位电量能耗小 有利于安排检修计划 提高经济性
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北通道 中通道 南通道
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课程的主要内容
柔性交流输电系统概述 电压型变流器 并联补偿与静止无功补偿器 静止同步补偿器 串联补偿器
第一章 柔性交流输电系统的基本概念
1.1现代电力系统概述 1.2FACTS的功能和定义 1.3FACTS控制器分类与简介 1.4FACTS发展应用
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调节的手段在提高稳定性方面的 作用非常有限，如固定串联电容
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三、提高传输容量？
电网的传输容量是指电网在一系列的约束条件下 能够传输功率的能力。 热稳定极限
设备上限温升对应的传输功率
设备绝缘极限
设备的允许工作电压通常不超过额定值的10%
理想线路的极限传输功率
理想线路能流过的最大功率，静态稳定极限功率
我国十五期间的“厂网分开，竞价上网”
大停电事故对社会的影响日益增大
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二、现代电力系统的特点 电网互联的优点 合理利用能源，有利于各种资源的开发——西电东输、南北 互供
80％的水能资源分布在四川、云南西藏等西部地区
煤炭资源保有储量的76％分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部地区