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1、电力系统分析电力系统分析Power System Analysis艾欣博士教授博导副院长电子邮件：办公室：教五楼C416房间电话：80795848 13501121641电能的输送方式电能的输送方式z常规输电方式：HVAC输电z特殊输电方式： HVDC输电（HVDC Light） FACTS超导输电分频输电多相输电。生产传输电力系统生产传输电力系统电力系统是电能的电力系统是电能的生产生产和和传输传输系统系统电能的生产电能的生产z传统的生产方式：火电水电核电z新能源：太阳能风力发电潮汐发电地热发电燃料电磁。特殊发电方式特殊发电方式z地下发电厂z海底发电厂z移动发电厂z舰上电源z人工发电z。瘫痪瘫
2、痪/破坏电力系统研究？破坏电力系统研究？Paralyzing Power System?水轮发电机500V分频输电线路C市电系统400VBA50/3Hz133V50Hz交交变频器DE分频输电系统实验接线图分频输电系统实验接线图分频输电实验室分频输电实验室柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）z 1986年，美国电科院的N G Hingorani博士提出FACTS概念。z 1996年，电力系统的三个前沿课题（王仲鸿）基于GPS的相角测量技术 FACTS技术人工智能技术在电力系统中的应用柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）z定义一：FACTS是利用电力半导体构成的移相变压器、
3、调压器及串联补偿电容器等电力电子装置，通过改变线路阻抗和节点电压相角以实现对交流潮流的有力控制。（1986，Hingorani）z定义二：FACTS是可控硅构成的移相器、静止无功补偿器、动态制动电阻、可控串联补偿器、有载调压变压器、故障电流限制器等装置的总称。（1988，Hingorani）柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）z Flexible AC Transmission Systemsz定义三：FACTS的内容进一步扩大为包含除高压直流输电（HVDC）以外的所有应用在输电环节的电力电子装置的总和。（1994，Hingorani）z定义四：为提高系统的可控性和功率输送能力，F
4、ACTS引入了电力电子装置或其它静态控制装置以后的交流电力系统。（1995，IEEE）柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）z FACTS的目的：挖掘现有输电线路的输电潜力；长距离输电要求灵活的调压方法；快速的控制手段以提高系统的稳定性；电子化控制代替机械式控制。柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）FACTS的分类：的分类：z并联型：z静止无功补偿器（SVC，Static Var Compensator）z先进的静止无功发生器（ASVG，Advanced Static Var Generator）z有载调压变压器控制器（LTC，Load-Tap Changer）z可控硅控
5、制的制动电阻（TCBR，Thyristor Controlled Barring Resistor）z电池储能系统（BESS，Battery Energy Storage Systems）z超导储能系统（SMES，Superconducting Magnetic Energy Storage）柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）FACTS的分类：的分类：z串联型：z可控硅控制的串联电容器（TCSC，Thyristor Controlled Series Compensator）z可控硅投切的串联电容器（TSSC，Thyristor Switched Series Compensat
6、or）z可控硅控制的移相变压器（TCPST，Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer）z静止同步串联补偿器（SSSC，Static Synchronous Series Compensator）z相角差控制器（Interphase Power Controller）z HGH振荡阻尼器（HGH Damper）z短路电流限制器（Fault Current Limiter）柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）FACTS的分类：的分类：z综合型：z统一潮流控制器（UPFC，Unified Power Flow Controller）T
7、CSC柔性交流输电系统（柔性交流输电系统（FACTS）FACTS的分类：的分类：FCATS的原理的原理固体开关，通过触发脉冲控制可以瞬时导通和阻断。电容电感系统电抗无功有功sinEEUPX=Custom Powerz翻译：z用户电力z定质电力z定制电力zDFACTS，Distribution FACTSCustom Powerz Custom Power的概念1988年提出。它和FACTS一样都是以电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术为基础，用来提高电力系统运行的可靠性、可控性、运行性能和电能质量，以获得大量节电效应的新型综合技术。FACTS侧重于高压输电系统，Custom Powe
8、r侧重应用于低压配电系统，有不同的使用目的和经济评价标准，但在使电网高度灵活化的效果上是一致的。Custom Power是一种配电系统的FACTS。Custom Powerz Custom Power包括电能质量控制、有功功率控制、电压控制、高次谐波的消除、蓄能等方面，已开发的装置有静止无功补偿器（SVC）、配电静止补偿器（D-STATCOM）、电池蓄能站（BESS）、超导蓄能（SMES）、有源电力滤波器（APF）、动态过电压限制器（DVL）、固态断路器（SSCB）等。其中许多装置都是一机多能的，又可以配合运用。Custom Powerz定制电力技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质
9、量控制，为用户提供用户特定要求的电力供应的技术。z现代工业的发展对提高供电的可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。重要用户为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源（UPS），但是这并不是经济合理的解决办法。根本的出路在于供电部门能根据用户的需要，提供可靠和优质的电能供应。因而，便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础的定制电力技术。Custom Powerz为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器。它由储能电路、电力电子器件变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定制电力”的关键设备之一。
10、此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电压恢复器，它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过动态电压恢复器均可以使负载上的电压保持动态恒定。SVC控制电压和阻尼振荡的作用控制电压和阻尼振荡的作用z线路的输送功率极限热稳定极限暂态稳定极限静态稳定极限动态稳定极限断面潮流极限最大输送功率极限SVC控制电压和阻尼振荡的作用控制电压和阻尼振荡的作用z线路的输送功率极限热稳定极限暂态稳定极限静态稳定极限动态稳定极限断面潮
11、流极限最大输送功率极限SVC控制电压和阻尼振荡的作用控制电压和阻尼振荡的作用z SVC的作用：z提高输电能力z电压支撑z提高静态稳定极限z提高暂态稳定极限z提高阻尼振荡作用SVC控制电压和阻尼振荡的作用控制电压和阻尼振荡的作用z SVC的结构：z Thyristor Switched Capacitor，TSCz Thyristor Controlled Reactor，TCRTSC TCRUSVC的电压支撑作用的电压支撑作用1212 1 2cx xxxxx=+2jxmUcjx1jx12EU12sinEEUPx=1sinmEEUPx=001cosmEEEUdPPdx = z令Um=CSVC的电
12、压支撑作用的电压支撑作用120000121000201 0000001sin sin( )cos cos( ) ( ) cos( )cos cos( )0cosmmEUUEUxxEUxxxUcxE xUccEU cPx = =+= = 令，泰勒级数展开，略去高次项，得，得其中为大于的常数2jxmUcjx1jx12EUSVC的电压支撑作用的电压支撑作用202200021220cos020DEJJmDJJnnKddPdt T dt TEU cKdddt T dt T xpp += + =+=对应只改变振荡频率，不改变阻尼比。2jxmUcjx1jx12EUSVC的阻尼振荡作用的阻尼振荡作用00110
13、0 011200 011cos sincos sinsin cos1() 00 mEEEmmmmmmmmDJJUCPPPUUEU EUxxEU c EUxxdUK KdtKE EU cpK pTx TxK = + =+=+= + + =令，是变化的，因此设，得当时，增大了阻尼比，增大阻尼。2jxmUcjx1jx12EU本次课的思考题本次课的思考题z FACTS技术的定义是什么？z FACTS装置主要有哪些类型？z Custom Power技术的内容是什么？z FACTS中的多数装置，都是通过可变的电容或电抗来调节无功，但FACTS的最终目的都是为了解决有功问题，试分析其原因。z你认为HVDC是否应该属于FACTS家族中的一员？THE END
