柔性交流输电系统

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FACTS装置所起到的作用大小,除了与控制技术有关外,在很大程度上 还取决于电力电子器件的容量大小。图7一1给出了有代表性的开关器件 的发展概况和频率一容量的关系。由图7一1 (a)可以看出,晶片直径由 20世纪70年代的2英寸1 ( 50. 8 mm)到2000年的6英寸(152. 4 mm,对 应的(}T()容量由20世纪80年初期的6 MVA发展到2000年的36 MVA,在 相同时间段内,晶闸管由6 MVA发展到32 MVA , IGBT则已经出现r 4. 5 kV/0. 9 kA的高压模块。由图7一1 (b)可以看出,电力电子器件正朝着 容量越来越大、频率越来越高的方向发展。所有这些都表明,正是由于 有了电力电子技术的迅猛发展,才使FACTS技术得以进步
项目七 柔性交流输电系统的基木概念
1 任务一 柔性输电技术介绍 2 任务二 柔性输电技术控制器
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任务一 柔性输电技术介绍
7.1.1 概述 柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission Sysletns, FACTS)技术
是电力电子技术在电力系统中应用的一个重要方面,它已在电能的生产、 传输和分配的各个环节得到了应用,是电力系统发展的一个重要里程碑。 大量的电力电子器件不仅提供了高速、可靠和先进的开关技术,更为重 要的是,借助于这些基于电力电子器件且具有革新概念的电力产品所提 供的大量机会,电能的生产、传输和使用的质量得到了有力的提高。 在电力系统发展的初期,系统结构比较简单,一般只能满足局部地区的 需要,也不存在利用传输线与邻近电力系统发生有功功率的能量交换。
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因此,交流输电网络很难及时处理电力系统的快速变化,在解决动态稳 定性问题时,一般都要增加稳定裕量,这样可保证在出现误操作时或故 障后,系统能自动恢复到稳态。随着电力系统的发展,电力系统的负荷 能力和安全运行能力已经得到了极大的提高。
从以上定义中可以看出,可列入FACTS控制器家族的装置应该是很多 的,特别是定义中的“其他静止”还将包括更多电力电子器件在电力系 统中应用的内容。事实上也可理解为,凡是利用电力电子器件或其他静 止控制器使电力系统的电能质量和输送能力得到提高的装置,都可称为 FACTS装置。因此,可以认为FACTS是包含了下列三层含义的新型输 电系统。
另外,随着电力传输的发展,电力系统的运行已变得更加复杂,系统在 大故障后稳定运行的可靠性显著降低,导致大量电能不能得到适当控制。 过多的无功功率充斥着系统的不同部分,系统不同部分的动态波动会相 互影响,传输瓶颈等,所有这些都将导致不能充分发挥输电系统相互连 接的潜力。
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电力系统发展到今天已变得越来越复杂,交互作用也越来越强。电能质 量控制的发展,特别是现代电能质量的发展与电力电子技术的发展是紧 密相连的。电能质量的基本内容主要包含电压幅值、系统频率、有功和 无功的调节、输送容量和功率因数的提高、谐波抑制等。
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传统的电能质量控制设备一般都是由无源元件或是带有旋转部分的装置 所组成,当然电能质量的控制也有很多是通过调节发电机组的运行状态 来实现的。
2. FACTS的机遇 电力工业的不断进步,超高压、大容量、远距离输电已成为现代电力系
统的重要标志。如像三峡这样的大型电站的不断兴建,而且在今后几年 内,我国将在金沙江兴建相当于两个三峡电站这样的大型梯级电站,这 无疑使电网之间的关联性和复杂性变得越来越大,其控制所考虑的因素 也越来越多。系统中有时包含数千条母线和数百台发电机,所以在保持 系统稳定性和安全性的前提下,有必要改善电能利用率。 电力发展的不平衡主要体现在以下几个方面。 (1)由于发电资源分布不均匀,导致发电中心与负荷中心不一致,许多用 户越来越远离发电厂,因此,需要高电压长距离输送大量的电能
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输电线路相互连接有利于充分利用多元化负荷,有效利用中力资源,并 使发中了的燃料成本能以最低价格安全、可靠地提供给用户。如果输电 系统是由各地区的各个发电厂呈辐射方式向用户提供电能的,各网之间 没有相互连接,则在这种网络格局下,要保证供电的可靠性就要新建许 多发电厂,以满足这些重要用户的需求,因而用户所承受的电费也会很 高。
7.1.2电能质量的基本概念 “电能质量”这个术语究竟具有什么样的含义,事实上到今天为止,不
同的学者或是不同的标准制定组织都有不同的定义。
上一页 下一页 返回范围内,IEEESid 1100给出了明确的定义,从字面上解释就 是,“电能质量就是电源敏感设备在合适的运行条件下运行的概念”。 但是国际电工委员会(IEC)在它的任何标准文献中,从未使用“电能质量” 这个术语,而是使用“电磁兼容”这个术语。它的定义(IEC 61 000一1 一1)直译过来就是:“电磁兼容就是一个设备或是一个系统在它的电磁环 境中能够满意工作的能力,同时它不会对该环境中的任何其他设备造成 难以容忍的电磁干扰”。
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(1) FACTS代表的是一种交流输电系统,不过它的灵活性更好,有别于 以往的交流输电系统
(2) FACTS结构基础是电力电子器件与其他(如电容器、电抗器等)无源 元件的组合。
(3) FACTS的目的就是要提高输电系统的可控性,保证电能质量,并能 增强系统电传输能力。
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7.1.3输电线路的互连 世界上几乎所有的供电系统都是相互连接的,它除了与本地电网相连外,
还延伸到地区级供电系统,进而与国家电网,甚至与国际上的输电网相 连这种电网互连系统最直接的经济效益是可降低电力输送的成本。而从 供电质量上看,它能有效提高电力供应的可靠性。 1.愉电线路互连的重要性 社会和经济的发展推动了电力工业的不断扩大和进步。进人21世纪以 来,世界各国的人均用电量正在不断攀升,电能的有效、合理的分配和 利用已成为各国能源政策的焦点。从经济的角度看,电能输送需要输电 线路的相互连接,因为它除了能输送电能之外,输电互连网络的目的是 共享发电厂和负荷中心,它能将总发电量和燃料的成本降到最低。
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