FACTS总结与复习全面版课件.ppt

1、FACTSFACTS装置名称装置名称 FACTSFACTS装置元器件性能装置元器件性能 接入接入方式方式有有功功控控制制 无无功功控控制制 电电压压控控制制 电电流流控控制制 无无功功补补偿偿 谐谐波波抑抑制制 暂暂态态稳稳定定 电电压压稳稳定定 抑制抑制故障故障电流电流 SVCSVC（静止无功补偿器）（静止无功补偿器）并联并联 STATCONSTATCON（静止同步补偿器）（静止同步补偿器）并联并联 TCBRTCBR（晶控制动阻抗）（晶控制动阻抗）并联并联 SSSCSSSC（静止同步串联补偿器）（静止同步串联补偿器）串联串联 TCSCTCSC（晶控串联电抗器）（晶控串联电抗器）串联串联 TC

2、SRTCSR（晶控串联电抗器）（晶控串联电抗器）串联串联 TCVLTCVL（晶控电压限制器）（晶控电压限制器）串联串联 TCPARTCPAR（晶控相角调节器）（晶控相角调节器）串联串联 TCPSTTCPST（晶控移相器）（晶控移相器）串联串联 UPFCUPFC（统一潮流控制器）（统一潮流控制器）混合混合 10/26/2022110/26/20222SVC10/26/20223STATCOM10/26/20224TCSC（晶闸管控制串联补偿器）（晶闸管控制串联补偿器）10/26/20225SSSC（静止同步串联补偿器）（静止同步串联补偿器）10/26/20226UPFC（统一潮流控制器）（统一潮

3、流控制器）10/26/2022710/26/20228无功补偿技术的主要作用及现状n提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。n国内电网采用的补偿技术主要是电容集中补偿与就地补偿。国内电网采用的补偿技术主要是电容集中补偿与就地补偿。就地补偿技术主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的就地补偿技术主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的异步电动机补偿

4、异步电动机补偿(如风机、水泵等如风机、水泵等)，其它各种场合仍主要，其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。采用集中补偿技术。n由于性价比较高，目前我国广泛使用的是静止补偿器由于性价比较高，目前我国广泛使用的是静止补偿器(SVC)。10/26/20229常用无功补偿调压措施常用无功补偿调压措施n发电机：在系统低谷负荷时进相运行（欠励磁运行），发发电机：在系统低谷负荷时进相运行（欠励磁运行），发有功而吸无功。有功而吸无功。n 但进相运行对系统的静态稳定和发热有不良影响，运行但进相运行对系统的静态稳定和发热有不良影响，运行中限制较严。中限制较严。n调相机：专门设计的无功功率发电机，过励磁运行供给无调相

5、机：专门设计的无功功率发电机，过励磁运行供给无功，欠励磁运行吸收无功。功，欠励磁运行吸收无功。n 但但 高，起动、运行、维修复杂，动态响应调节慢，只高，起动、运行、维修复杂，动态响应调节慢，只能用于三相平衡的补偿。能用于三相平衡的补偿。n并联电容器：当系统无功不足时，装在无功负荷的中心，并联电容器：当系统无功不足时，装在无功负荷的中心，做到无功就地平衡。做到无功就地平衡。小，运行经济，结构简单，维护方小，运行经济，结构简单，维护方便，适用性强。便，适用性强。n 但不能连续调节，受系统电压影响大，对高次谐波有放但不能连续调节，受系统电压影响大，对高次谐波有放大现象，谐波电流过大时，可能引起爆炸。

6、大现象，谐波电流过大时，可能引起爆炸。n并联电抗器：用在超高压（并联电抗器：用在超高压（330kV及以上）线路上，并及以上）线路上，并在线路末端或中间，吸收充电功率。在线路末端或中间，吸收充电功率。10/26/202210SVC的基本结构的基本结构 TCR FC TCR TSC FC TCRFC型 TCRTSCFC型 10/26/202211提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。与谐振点对应的控制触发延迟角acri的大小由电容和电感的参数决定。并联电抗器：用在超高压（330kV及以上）线路上，并在线路末端或中间，吸收充电功率。在系统受到大的扰动时,可迅速调整晶闸

7、管的触发角,改变串联电容的补偿度。TCBR（晶控制动阻抗）SSSC与TCSC不同之处：在接线形式上两种串补并无差别，因此可以选择两种形式中的一种作为运行方式。Generation of harmonics在系统受到大的扰动时,可迅速调整晶闸管的触发角,改变串联电容的补偿度。统一潮流控制器用于串联补偿时，Vse=Vc，且Vc与线路电流I相位相差。检测量 控制参量STATCOM的工作原理相量图当晶闸管触发延迟角位于区间(acri,180内时，TCSC呈现容性等效电抗运行特性。SSSC实质上是有源可控串补式中：工频角频率。因此只要对晶闸管导通角进行精确控制，就可以对TCSC的等值电抗快速、连续、平滑

8、地调节，从而为系统提供可控串联补偿。在接线形式上两种串补并无差别，因此可以选择两种形式中的一种作为运行方式。电容电流由两部分组成，一是线路电流，一是电抗支路电流。SVC10/26/20221210/26/202213TCR-晶闸管控制的电抗器晶闸管控制的电抗器nContinuous control nNo transients nGeneration of harmonicsLLXB2sin22)(10/26/2022141.61.822.22.42.62.833.20.20.40.60.811.21.4aBtcrLLXB2sin22)(10/26/20221510/26/202216STAT

9、COM10/26/202217 STATCOM的工作原理相量图的工作原理相量图 单相等值电路相量图单相等值电路相量图10/26/202218STATCOM原理原理10/26/202219基波相量图基波相量图10/26/202220STATCOM的的优越性优越性 电压 SVGSVC10/26/202221可控串补可控串补TCSC的结构图的结构图TCSC TCSC 的原理接线图的原理接线图 10/26/20222210/26/20222310/26/202224可控串补的功能可控串补的功能1 1、可以连续调节等值串联电容的容抗，进行潮流控制。、可以连续调节等值串联电容的容抗，进行潮流控制。2 2、

10、可提高输电线的输电容量或提高互连电网的传输能量。、可提高输电线的输电容量或提高互连电网的传输能量。3 3、可缓解系统中某个支路的过负荷问题，可控串补比普通、可缓解系统中某个支路的过负荷问题，可控串补比普通串补更能适应多种系统情况。串补更能适应多种系统情况。4 4、可以阻尼由于系统阻尼不足或由于系统扰动引起的低频、可以阻尼由于系统阻尼不足或由于系统扰动引起的低频功率振荡功率振荡,提高动态稳定性。提高动态稳定性。5 5、可提高电力系统的暂态稳定性。在系统受到大的扰动时、可提高电力系统的暂态稳定性。在系统受到大的扰动时,可迅速调整晶闸管的触发角可迅速调整晶闸管的触发角,改变串联电容的补偿度。改变串联

11、电容的补偿度。6 6、可抑制次同步振荡。一种方法是在发生次同步振荡时、可抑制次同步振荡。一种方法是在发生次同步振荡时,迅速调整串联电容至最小值迅速调整串联电容至最小值,对于次同步频率对于次同步频率,TCSC,TCSC呈感呈感抗抗,这样便会对这样便会对SSRSSR起很强的阻尼作用。另一种方法是采起很强的阻尼作用。另一种方法是采集当地的电流、电压集当地的电流、电压,用矢量合成的方法获得远方发电机用矢量合成的方法获得远方发电机的转速相位的转速相位,经过处理后用作对发电机轴振动的阻尼。经过处理后用作对发电机轴振动的阻尼。10/26/202225n 当当IcIL，即，即XcXl时，线时，线路电流与电容电

12、流同相位，电路电流与电容电流同相位，电容电压滞后线路电流容电压滞后线路电流9090，并，并联阻抗呈容性，相量图如图。联阻抗呈容性，相量图如图。n 电容电流由两部分组成，电容电流由两部分组成，一是线路电流，一是电抗支路一是线路电流，一是电抗支路电流。因此电容两端的电压，电流。因此电容两端的电压，比只有线路电流流过电容时的比只有线路电流流过电容时的电压高。电抗器支路电流越大，电压高。电抗器支路电流越大，电容电压也越高，即并联后的电容电压也越高，即并联后的等效容抗变大。等效容抗变大。可控串补的功能可控串补的功能10/26/202226n当当IcXl时，线路电流时，线路电流与电抗器电流同相位，电容电压

13、与电抗器电流同相位，电容电压超前线路电流超前线路电流9090，并联阻抗呈，并联阻抗呈感性，相量图如图。感性，相量图如图。n如果在电抗支路中串联晶闸管开如果在电抗支路中串联晶闸管开关，对电抗进行相控，当改变晶关，对电抗进行相控，当改变晶闸管的触发角时，就可改变支路闸管的触发角时，就可改变支路电抗的电流，即改变并联阻抗的电抗的电流，即改变并联阻抗的大小与性质。因此只要对晶闸管大小与性质。因此只要对晶闸管导通角进行精确控制，就可以对导通角进行精确控制，就可以对TCSCTCSC的等值电抗快速、连续、平的等值电抗快速、连续、平滑地调节，从而为系统提供可控滑地调节，从而为系统提供可控串联补偿。串联补偿。可

14、控串补的功能可控串补的功能10/26/202227可控串补的基频阻抗可控串补的基频阻抗 由电抗器和电容器组成的并联回路，由电抗器和电容器组成的并联回路，其等效阻抗取决于两者的关系。其等效阻抗取决于两者的关系。当电容器容抗小于电抗器感抗时，其等当电容器容抗小于电抗器感抗时，其等值阻抗呈容性，且等效容抗值不低于电容值阻抗呈容性，且等效容抗值不低于电容器实际容抗。器实际容抗。当电容器容抗大于电抗器感抗时，其等当电容器容抗大于电抗器感抗时，其等值阻抗呈感性，且等效电抗值不低于电抗值阻抗呈感性，且等效电抗值不低于电抗器实际感抗。器实际感抗。当电容器容抗等于电抗器感抗时，系统当电容器容抗等于电抗器感抗时，

15、系统构成并联谐振回路。构成并联谐振回路。10/26/202228可控串补的基频阻抗可控串补的基频阻抗 基频阻抗的表达式：基频阻抗的表达式：式中：式中：工频角频率。工频角频率。为电容器和电抗器环路的谐振角频率。为电容器和电抗器环路的谐振角频率。)tantan()1(cos4)1()2sin2(1222222KKKCKKCKCXTCSC0KLC1010/26/202229可控串补的控制原理可控串补的控制原理 可控串补的控制可控串补的控制原理是根据各种控制原理是根据各种控制目的目的(系统稳定控制、系统稳定控制、恒功率控制、恒阻抗恒功率控制、恒阻抗控制等控制等)，得出要求串，得出要求串补输出的基波阻抗

16、值，补输出的基波阻抗值，再根据图中所示的曲再根据图中所示的曲线得到与该阻抗值对线得到与该阻抗值对应的触发角。应的触发角。10/26/202230可控串补的控制原理可控串补的控制原理nTCSC晶闸管触发延迟角的控制范围是晶闸管触发延迟角的控制范围是90到到180，在该范围内，在该范围内，TCSC的的稳态阻抗特性分为容性运行区和感性稳态阻抗特性分为容性运行区和感性运行区。运行区。n在感性运行区和容性运行区之间的转在感性运行区和容性运行区之间的转换过程中，要经过一个谐振点。与谐换过程中，要经过一个谐振点。与谐振点对应的控制触发延迟角振点对应的控制触发延迟角acri的大小的大小由电容和电感的参数决定。

17、由电容和电感的参数决定。n当晶闸管触发延迟角位于区间当晶闸管触发延迟角位于区间(acri,180内时，内时，TCSC呈现容性等呈现容性等效电抗运行特性。触发延迟角为效电抗运行特性。触发延迟角为180时对应于晶闸管全关断运行模式，对时对应于晶闸管全关断运行模式，对应的等效容抗数值最小，即电容器标应的等效容抗数值最小，即电容器标称容抗称容抗XC，标幺值为，标幺值为1.0p.u.。10/26/202231可控串补的控制原理可控串补的控制原理 从从180逐渐减小触发延迟角逐渐减小触发延迟角(增增大触发越前角大触发越前角)，TCSC等效容抗等效容抗逐渐增大，对应于容性微调运行逐渐增大，对应于容性微调运行

18、模式。模式。当晶闸管触发延迟角位于区间当晶闸管触发延迟角位于区间90,acri)内时，内时，TCSC呈现感性呈现感性等效电抗运行特性。触发延迟角等效电抗运行特性。触发延迟角为为90时等效感抗数值最小，对时等效感抗数值最小，对应晶闸管旁路运行模式，等效感应晶闸管旁路运行模式，等效感抗在数值上等于电容电抗和电感抗在数值上等于电容电抗和电感电抗并联，一般远小于电抗并联，一般远小于1.0p.u.。从从90开始逐渐增大触发延迟角，开始逐渐增大触发延迟角，在达到谐振角在达到谐振角acri之前，之前，TCSC等效等效感抗逐渐增大，对应于感性微调感抗逐渐增大，对应于感性微调运行模式。运行模式。10/26/20

19、223210/26/20223310/26/20223410/26/202235TCR-晶闸管控制的电抗器晶闸管控制的电抗器nContinuous control nNo transients nGeneration of harmonicsLLXB2sin22)(10/26/2022361.61.822.22.42.62.833.20.20.40.60.811.21.4aBtcrSVC与与TCSC阻抗特性比较阻抗特性比较LLXB2sin22)()tantan()1(cos4)1()2sin2(1222222KKKCKKCKCXTCSC10/26/202237统一潮流控制器用于电压调节时，相当

20、于一个步长无限小的可变分接头变压器。检测量 控制参量与谐振点对应的控制触发延迟角acri的大小由电容和电感的参数决定。静止同步串联补偿器SSSC但进相运行对系统的静态稳定和发热有不良影响，运行中限制较严。STATCOM的工作原理相量图TCPST（晶控移相器）电压触发延迟角为90时等效感抗数值最小，对应晶闸管旁路运行模式，等效感抗在数值上等于电容电抗和电感电抗并联，一般远小于1.TCSR（晶控串联电抗器）STATCON（静止同步补偿器）5、可提高电力系统的暂态稳定性。由于性价比较高，目前我国广泛使用的是静止补偿器(SVC)。可控串补的两种方案可控串补的两种方案 1 1、在串联电容器旁并联双向的晶

21、闸管开关及电抗器，、在串联电容器旁并联双向的晶闸管开关及电抗器，晶闸管开关或关或闭，电抗器或并入或切除，实现两点晶闸管开关或关或闭，电抗器或并入或切除，实现两点控制，比较简单，不会发生电容和电感并联工频谐振，控制，比较简单，不会发生电容和电感并联工频谐振，即分阶控制方式。即分阶控制方式。2 2、连续调节晶闸管的导通角，可连续改变串联电容电、连续调节晶闸管的导通角，可连续改变串联电容电抗组的电抗。这种可控串补也称先进串补抗组的电抗。这种可控串补也称先进串补（ASC），目，目前世界各国研究的重点是这种前世界各国研究的重点是这种TCSC串补。串补。在接线形式上两种串补并无差别，因此可以选择两在接线形

22、式上两种串补并无差别，因此可以选择两种形式中的一种作为运行方式。种形式中的一种作为运行方式。研究研究（ASC）型）型可控串补，应用的是静止补偿器可控串补，应用的是静止补偿器（SVC）中的固定电容器中的固定电容器（FC）和晶闸管控电抗器和晶闸管控电抗器（TCR）的熟悉技术特性。的熟悉技术特性。TCSC与与SVC的主要差别在电源类型方面，的主要差别在电源类型方面，SVC是电是电压源型，压源型，TCSC是是电流源型。电流源型。10/26/202238静止同步串联补偿器静止同步串联补偿器SSSCn静止同步串联补偿器（静止同步串联补偿器（SSSC）：）：（Static Synchronous Serie

23、s Compensator）nSSSC与与STATCOM，采用相同的电路结，采用相同的电路结构，多为三相电压源型逆变器，串联接入构，多为三相电压源型逆变器，串联接入系统。系统。nSSSC的原理：通常是通过向线路注入一与其电的原理：通常是通过向线路注入一与其电流相差流相差90度的可控电压，以快速控制线路的有度的可控电压，以快速控制线路的有效阻抗，从而进行有效的系统控制。效阻抗，从而进行有效的系统控制。10/26/202239静止同步串联补偿器 SSSC与与TCSC不同之处：不同之处：nTCSC串入线路中可以等效成可变容抗串入线路中可以等效成可变容抗n串入的串入的SSSC可以等效成电压源，通过控可

24、以等效成电压源，通过控制换流器，可连续改变其输出电压的幅制换流器，可连续改变其输出电压的幅值和相位，从而改变线路两端的电压值和相位，从而改变线路两端的电压(幅幅值和相位值和相位)，实现对线路有功、无功潮流，实现对线路有功、无功潮流的控制和阻尼系统的功率振荡，提高系的控制和阻尼系统的功率振荡，提高系统暂态稳定极限的目的。统暂态稳定极限的目的。10/26/202240SSSC的原理图线路线路首端首端末端末端SSSC的原理图的原理图10/26/202241接线图接线图10/26/202242SSSC的特点和优点10/26/202243nSSSC实质上是有源可控串补实质上是有源可控串补SSSC的特性与

25、模型的特性与模型10/26/202244SSSC的特性与模型10/26/20224510/26/202246统一潮流控制器（统一潮流控制器（UPFC）的结构）的结构n V Vi i I I V Vj j V Vj j V Vshsh V Vsese 并联逆变器并联逆变器1 串联逆变器串联逆变器2 检测量检测量 控制参量控制参量10/26/20224710/26/20224810/26/202249统一潮流控制器的基本功能统一潮流控制器的基本功能n统一潮流控制器的基本作用功能图统一潮流控制器的基本作用功能图 电压调节电压调节 串联补偿串联补偿 相位调节相位调节 组合功能组合功能 VjVVVjjV

26、cVcjVV VjVVVjjVVcVVjVseVsejVV 10/26/202250统一潮流控制器的基本功能统一潮流控制器的基本功能n 统一潮流控制器用于电压调节时，相当于一个步长统一潮流控制器用于电压调节时，相当于一个步长无限小的可变分接头变压器。无限小的可变分接头变压器。V Vse=V V，且与，且与V Vj同相位。同相位。n 统一潮流控制器用于串联补偿时，统一潮流控制器用于串联补偿时，V Vse=V Vc，且，且V Vc与线与线路电流路电流I I相位相差相位相差。n 统一潮流控制器用于移相控制时，统一潮流控制器用于移相控制时，V Vse=V V，是所要是所要求的移相角度，且求的移相角度，且V V 的幅值应使的幅值应使V Vj的幅值保持不变。的幅值保持不变。n 当统一潮流控制器用于电压调节、串联补偿和移相控当统一潮流控制器用于电压调节、串联补偿和移相控制的组合作用时，统一潮流控制器的逆变器制的组合作用时，统一潮流控制器的逆变器2 2其输出电压其输出电压为：为：V Vse=V V+V Vc+V V。10/26/202251