第一節(jié)一、FACTS的概念令FlexibleACTransmissionSystem,簡稱FACTS,譯為柔性交流輸電系統(tǒng)。令FACTS的理論由美國電力科學研究院的著名電力專家N.G.Hingorani博士于1986年創(chuàng)建，他對靈活交流輸電系統(tǒng)的定義在1995年經過電力電子學會修正后確定為：“利用以高功率電子技術為基礎的控制器及其他靜止型控制器來改善電網的可控性并且增加輸送功率容量的交流輸電系統(tǒng)”。令由此定義可知，靈活交流輸電系統(tǒng)就是在交流輸電系統(tǒng)重要部位，有效的引入新型單一功能或多功能電力電子裝置，實現對輸電系統(tǒng)的主要參數（如電壓、電抗和相角等）進行調節(jié)和控制，以提高交流輸電系統(tǒng)的可控性、可靠性和功率傳輸能力。二、FACTS產生背景令傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)，線路傳輸能力受靜穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的限制。實際系統(tǒng)運行時，熱穩(wěn)定極限遠遠達不到。令交流輸電系統(tǒng)潮流不可控，電網潮流為電力系統(tǒng)參數決定的自然功率。由此決定了電網中某些線路輸送功率的不合理和不可控。特別是在電網發(fā)生故障時沒可能存在輸送能力強的線路輕載而輸送能力弱的線路重載的情況，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。令新技術的發(fā)展為FACTS提供了條件：①高電壓、大功率可控器件的產生②控制理論的發(fā)展③計算機技術的新發(fā)展④通信技術的發(fā)展技術的特點令利用元件可以快速、平滑的調節(jié)系統(tǒng)參數，從而靈活、迅速地改變系統(tǒng)的潮流分布。令可以斷續(xù)或連續(xù)地調節(jié)系統(tǒng)阻尼，從而有效地抑制系統(tǒng)低頻振蕩和次同步諧振令電力電子開關壽命長的基本構成及運行機理令以電力電子器件為核心，配以不同的控制理論和計算機技術，實現電力系統(tǒng)的柔性化控制。令技術核心為換流器的控制理論與技術。主要包括電力系統(tǒng)控制理論與技術，FACTS內部控制算法與觸發(fā)技術等。令FACTS運行時，其保護系統(tǒng)非常關鍵。五、FACTS控制器的分類與發(fā)展（1）FACTS控制器按安裝地點不同可以分為發(fā)電型、輸電型和供電型三類。①發(fā)電型控制器：靜態(tài)快速勵磁系統(tǒng)、可控電制動、可調速發(fā)電機、飛輪變速機組、超導儲能器。輸電型控制器：靜止無功補償器（）、靜止無功發(fā)生器、可切換串聯(lián)補償器、可控串聯(lián)補償器（S可控移相器（P供電型控制器：有源濾波器（）、短路電流限制器等。（）控制器按其功能和時間發(fā)展的先后順序可以分為三代第一代裝置：多年前出現的裝置。這些裝置由晶閘管快速控制的并聯(lián)電容器組成，或有晶閘管調節(jié)的電抗器組成，可以實現電網電壓的動態(tài)支持，其技術基礎是常規(guī)晶閘管。后來出現了由晶閘管控制的傳亮電容器（）裝置，它利用晶閘管控制串接在輸電線路中的電容器組，從而控制線路阻抗，提高輸電能力。第二代裝置：和等。第二代同樣具有第一代的電壓支持和功率控制等功能，但在外部回路中不需要大型的電力設備，如電容器組等、并聯(lián)電抗器或移相變壓器等。這些新裝置借助于一類的全控型器件構成，以電子回路模擬出電抗器或電容器的作用。裝置造價大為降低，性能卻明顯改進。例如美國田納西電力局，以投資萬美元代替了投資達萬美元的變壓器組。第三代裝置：將兩臺或多臺控制器復合成一組裝置，并使其具有一個共同的統(tǒng)一控制系統(tǒng)，即稱為第三代控制器。典型裝置如一臺和一臺復合組成統(tǒng)一潮流控制器（）,它的功能強大，以控制線路阻抗，電壓或功角的辦法同時控制輸電系統(tǒng)的有功和無功潮流。第三代轉置發(fā)展迅速，以出現了的原理。其中包括調節(jié)雙回先潮流的線間潮流控制器（F控制多回線路的以及功能強大的控制器等。目前正在發(fā)展并將在世紀廣泛應用的另一種裝置是新型電力儲存裝置，如超導儲能、蓄電池儲能、燃料電池儲能、飛輪儲能等。儲能裝置經逆變器從電網中瞬時抽取或注入電能，可以有效地解決電力系統(tǒng)的瞬時功率不平衡問題，還可以提高配電網的供電可靠性?！靶钅芙涌凇保ǎ┘夹g。它是將接入電網的電壓源逆變器、直流直流的換流器與儲能裝置的多相斬波器在直流母線處復合在一起。采用一共同的閉環(huán)控制系統(tǒng)，協(xié)調直流-直流換流器和直流-交流逆變器的運行，實現電網、直流母線和蓄能裝置之間的有功和無功功率的交換。聯(lián)接方式分為并聯(lián)聯(lián)接、串聯(lián)聯(lián)接和串并聯(lián)聯(lián)接。六、可以解決的問題實現對發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)的柔性調節(jié)與控制，提高交流輸電系統(tǒng)的可控性、可靠性和功率傳輸能力?？焖?、平滑地調節(jié)系統(tǒng)參數，從而靈活、迅速地改變系統(tǒng)的潮流分布。可以斷續(xù)或連續(xù)地調節(jié)系統(tǒng)阻尼，有效地抑制系統(tǒng)低頻振蕩和次同步諧振。七、從兩種不同角度研究令從研究角度研究，主要包括性能方面：反應速度、諧波和經濟性；構成方面：多重化、多電平；參數優(yōu)化選擇；內部換流器的觸發(fā)與保護。令從裝置在電力系統(tǒng)中的作用和實現方法角度研究。八、FACTS技術應用所面臨的問題令器件：性能、價格。令控制系統(tǒng)設計以及控制技術的更新令FACTS技術的引入對繼電保護系統(tǒng)的要求提高了令電力系統(tǒng)分析軟件面臨更新問題令提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性方面的研究仍需加強。（理論、仿真）九、FACTS技術的經濟評價和常規(guī)的補償電容器、電抗器比較，目前FACTS設備的設計制造比較復雜，成本高。對于采用常規(guī)電容器和電抗器的SVC和TCSC，其制造成本也略高。但隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，其設計制造將越來越模塊化，成本也將迅速降低?？梢灶A測未來FACTS設備的成本將會降到和目前同容量的SVC成本相當或更低的水平。第二節(jié)電力電子技術的發(fā)展趨勢一、電力電子技術（器件）發(fā)展階段二、重要器件及技術開發(fā)成功事記令50年代初期，普通整流器semiconductorrectifier獲得應用，開始取代汞弧整流器，正向通態(tài)壓降由10?20V降到1V左右。之后開發(fā)出10kHz級別快恢復整流器。低壓高頻應用的肖特基整流器。令80年代中后期開發(fā)出同步整流器。令1957—1958,美國研制出第一只普通的反向阻斷型可控硅silconcontrolledrectifier-SCR，之后稱晶閘管thyristor。令80年代GTO器件開發(fā)成功，應用于低頻（400—20k）、大容量場合。令1948年，美國貝爾實驗室發(fā)明第一只晶體管，到70年代達到工業(yè)應用階段。令70年代后期，功率場效應管（POWERMOSFET）實用化。代表器件VDMOSD的頻率從幾十千赫?數百千赫，低壓器件頻率可達兆赫。令80年代，電力電子器件引人注目的成就之一是開發(fā)出了雙極型復合器件IGBT。實現了器件的高電壓、大電流、高頻率動態(tài)參數之間最合理的折中，IGBT兼有MOS器件和雙極型器件的共同優(yōu)點一一電壓控制型、導通壓降低和高頻、高壓、大電流。令德國西門子在2002年IPM會以上展出了3000A4500VIGBT樣品。令日本東芝公司2003年生產的MG1200FXFIUS531IGBT電壓達到3300V，電流有效值達到1200A，電流最大值達到2400A。IEGT-ST1500GXH22器件電壓達到4500V，電流有效值達到1500A。令每年晶體管類的電力電子器件不斷推出，在功能方面和容量方面均有提升。第三節(jié)半導體整流器PN結：一種導電類型的半導體基片通過工藝方法（擴散或合金法）在其上形成導電類型相反的兩部分，在交界面處形成了PN結。多子、少子：PN結兩側多數載流子稱為多子，少數載流子稱為少子。一側的多子移動到另一側成為另一側的少子。內電場。--。）。-。。-。-。--。）。-。。-。-。-。-。-。。。-。-。-。-P型區(qū)空間電荷區(qū)+?+?++;+?++;+?++?+?++?+?+N型區(qū)PN結為零偏置:通過空間電荷區(qū)的多子擴散電流與在自建電場推動下通過空間電荷區(qū)的少子漂流電流相等，從總體上看，沒有電流流過PN結。PN結為正偏置：外加電壓可削弱內部自建電場，空間電荷區(qū)縮小，從而削弱了自建電場多多子擴散的阻礙作用，原先的動平衡被破壞，P區(qū)的空穴不斷地涌入N區(qū)，N區(qū)的電子不斷涌入P區(qū)，各自成為對方區(qū)中的少數載流子，這樣形成了PN結電流。電導調制效應在PN結通過正向大電流時，注入基區(qū)（通常N型材料）的空穴濃度大大超過N型基片的多子濃度，為了維持半導體中電中性條件，多子濃度也要相應大幅度增加，這意味著在大注入條件下，原始基片的電阻率大大下降了，電導率大大增加了。這種現象稱為基區(qū)電導調制效應。此時P、N區(qū)兩端電壓維持在很低水平（1丫左右）。雙極型器件在具有PN結結構的器件中，參與導電的有兩種相反類型的載流子。我們將有兩種載流子參與導電的器件稱為雙極型器件或少子器件，而只有一種載流子參與導電的器件稱為單極性器件或多子器件。雙極型晶體管雙極型晶體管由三層半導體構成，如圖所示對于NPN雙極型晶體管，U>0對于NPN雙極型晶體管，U>0，J1正偏，J2反偏（用以承受正向電壓U）。cece此時B-E間加正向電壓時，J1結構的N+側有大量電子注入到基區(qū)，而P側有少量空穴注入到N+區(qū)。注入到基區(qū)的電子一部分被復合掉，大部分被J2結的空間電荷區(qū)的電場掃到集電區(qū)。從發(fā)射結看，通過J1的電流由空間電流ipe和電子電流inel兩部分組成，即IE=IPE+INEINE大部分流向集電區(qū)，對1c有貢獻。發(fā)射率=Ine/Ie，TJb有源放大區(qū)當集電結反偏電壓達到一定值，發(fā)射結注入的能到達集電結空間電荷區(qū)邊界的載流子將全部被空間電荷區(qū)的電場掃到集電區(qū)，形成集電極點流。若IB不變，Uce變化，1c也不變。若IB變化，到達集電結空間電荷區(qū)邊界的載流子數量發(fā)生變化，1c也發(fā)生變化。在這種情況下，晶體管工作在有源放大區(qū)。飽和狀態(tài)當晶體管接有負載時，隨著IB增加，負載上電壓增加，集電結反偏電壓下載，直到零以致正偏置，晶體管進入飽和狀態(tài)。晶體管進入飽和狀態(tài)區(qū)的特點是兩個PN結均為正偏置，飽和壓降很小。開關狀態(tài)在變流技術應用中，晶體管只作為開關使用，工作于截止和飽和兩種狀態(tài)。在狀態(tài)轉換過程中，晶體管快速通過有源區(qū)，以減小晶體管發(fā)熱損耗?！龆螕舸┒螕舸┦谴蠊β示w管損壞的主要原因。IB>0,UCE逐漸增大到某一數值時IC急劇增大，發(fā)生雪崩擊穿顯現，即一次擊穿。特點：在IC急劇增加過程中，集電結維持電壓基本保持不變。當UCE在增大，Ic上升到A點，晶體管上電壓突然下降，IC繼續(xù)增長，晶體管出現了負阻效應（晶體管上電壓減小，電流增加，變阻效應）。這一現象稱為二次擊穿。二次擊穿過程發(fā)生在毫秒到微妙范圍內。發(fā)生條件：高電壓、大電流、持續(xù)時間?！霭踩ぷ鲄^(qū)（）為確保晶體管在開關過程中能安全可靠長期工作，其開關動態(tài)軌跡必須限定在特定的安全范圍內，改范圍稱為晶體管管的安全工作區(qū)。該區(qū)域一般由晶體管的電流、電壓、動率損耗和二次擊穿四條界限圍成。三、晶閘管晶閘管是三端四層器件，共有三個N結。A)J1J2J3B)A*1c2A)J1J2J3B)A*1c2V2KP1N1P2晶體管共基極電流放大系數為1,N1P2N2晶體管共基極放大系數為2。當A-K兩端加正電壓時，，J1、J3為正偏置，J2為反偏置；當A-K兩端加反電壓時，J2為正偏置，J1、J3為反偏置。當晶閘管未導通時，加正向電壓，外加電壓由J2承擔。加反向電壓，加外電壓有J1承擔。thyristor器件的導通條件：（a1+a2）當門極開路，A-K兩端加正向電壓時，thyristor內部電流如下圖所示：其中I0為反偏置J2結的漏電流。I=1I+2I+I0-I=I0/[1-（1+）]在thyristor器件設計中，設計的比1大，同時1和2均隨著陽極電流的增大而增大。當1+一時，I將急劇增大，發(fā)生正反饋過程，晶閘管由“阻斷狀態(tài)”轉入“導通狀態(tài)”，此時UAK=UJ1+UJ3-UJ2，典型值為1?2V。要使thyristor由截止到導通可以有以下方法：①提高UAK到極限值，a1+a三；②溫度增高，I0增加，直到a1+a三i③du/dt導通：各PN結存在電容，du/dt過大，I增加，直到a+a三，導通。2④門極觸發(fā)導通：當處于正向阻斷狀態(tài)時，加入門極觸發(fā)電流IG,則1K=IA+IG，1Gt-1Kt-1At，1，隨之增大，當1+增大到附近時，轉入導通狀態(tài)。（2）注意事項僅當thyristor加正向電壓時，才具有可控性。由于thyristor內部存在正反饋過程，因此一旦被觸發(fā)導通后，管中流過的電流大于擎住電流IL，器件一直處于導通狀態(tài)。（半控器件）Thyristor完全導通后，無論采用何種方法使其內部電流下降到某一臨界值，器件自動從通態(tài)轉變?yōu)閿鄳B(tài)。該臨界電流稱為維持電流。通常擎住電流=（3~2）倍維持電流。四、可關斷晶閘管GTO可關斷晶閘管是一種電流注入型自關斷器件，利用正門極信號觸發(fā)GTO導通嗎，利用很大的負門極脈沖關斷GTO。GTO為電流控制型可關斷器件。其驅動設備的容量比較大。目前，高壓大電流的GTO已商業(yè)化，在低頻率、高壓、大電流應用領域占據著優(yōu)勢。GTO的導通機理同SCR完全一樣，一旦導通，門極信號可以撤除。GTO的關斷機理與SCR不同，關斷SCR需要外部環(huán)流電路迫使陽極電流小于維持電流而關斷。關斷GTO采用門極加反向電流脈沖而關斷。五、功率場效應晶體管（MOSFET）MOSFET器件又稱為金屬氧化物晶體管，其符號和內部結構如下圖所示。常用器件有VDMOS等。柵極有多晶硅制成，它同基片之間隔著SiO2薄層，因此它同其他兩個極是絕緣的。因此MOSFET為壓控器件。a)SN溝道p溝道b)a)SN溝道p溝道b)導通：柵源極之間接正信號，UGS大到某一臨界值時，靠近柵極SiO2附近的P型表面形成與原半導體導電性相反的一層，即N反型層，稱為N溝道。N溝道的出現，將漏極和源極連接起來，形成漏極一源極之間的電流（ID）。MOSFET的器件的特點：①MOSFET僅受電容充放電速度的影響，所以動態(tài)響應速度快。②MOSFET基區(qū)不存在電導調制效應，所以導通時管壓降比較大，因此容量不會太大。六、絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）①IGBT器件的結構：IGBT是在MOSFET結構基礎上再增加一個P+層，形成了P+NPN四層結構。②IGBT器件的工作原理：其導通原理同MOSFET晶體管相同。由于引入了P+層而形成了P+N結，在器件導通時，正偏置的P+N結向基區(qū)（N-）注入空穴，產生基區(qū)電導調制效應，因此IGBT的通態(tài)壓降低，其數量級與雙極型晶體管相同。由于IGBT引入了少子行為，存在少子的存儲現象，因此其開關速度比MOSFET慢，介于MOSFET和高頻thyristor之間，工作頻率可達50KHz③IGBT器件的特點：IGBT具有MOS柵控器件的特點。IGBT內部具有寄生作用，過高的du/dt和大電流（過載）可能產生擎住效應。IGBT反向電壓承受能力很低，只有幾十伏。IGBT的柵極閥值電壓一般為3~6伏。IGBT開關損耗小，為GTR的1/10。IGBT的通態(tài)壓降低：2~3V。1/2或1/3In以下區(qū)段具有負溫度系數，以上有正溫度系數，易于并聯(lián)。IGBT的過載能力差，短路損壞時間在10四s以內。第四節(jié)對于SVC應明確的三個問題

用無功器件（電容器和電抗器）產生無功功率。依靠晶閘管等電力電子器件完成調節(jié)或投切功能，動作速度為毫秒級。主要類型有：固定電容器補償（FC）,常竄入一組電抗器限制投入涌流；開關投切電容器（BSC）；晶閘管控制電抗器（TCR）;晶閘管投切電容器（TSC）.二、固定電容補償（FC）FC為傳統(tǒng)的采用機械式開關投切電容器補償方式，無功補償容量為固定值，作為平均無功功率補償設備。當無功負荷較小時，由電抗器電流動態(tài)地抵消電容電流。與電容器相串聯(lián)的電抗器可以限制投入涌流。同時電抗值和電容值經過合理選擇可以消除系統(tǒng)存在的某些次諧波。二、晶閘管控制電抗器（TCR）晶閘管控制電抗器是靜止無功補系統(tǒng)的主要裝置。其電路圖如下所示：（b）星接（b）星接（a）角接TCR必須有一個控制器，它接受（采集）系統(tǒng)的信息，判斷當時需要多大的電抗電流，由控制器控制晶閘管的開通角度以調節(jié)電抗電流。每個晶閘管的觸發(fā)角可以從900—1800連續(xù)調節(jié)，電抗器的電流也從額定值到0連續(xù)可變。控制器的控制策略分為兩種：①按系統(tǒng)電壓來控制；②按無功量的大小來控制。兩種方式控制效果相近，但對于大電力網的中樞點用戶采用電壓控制。三、品閘管投切電容器(TSC)晶閘管投切電容器比開關電容器速度快；可以頻繁投切，沒有投切次數的限制。TSC目前被廣泛應用于低壓400V系統(tǒng)。對于高壓10KV以上系統(tǒng)，使用TSC價格較高，一般使用固定電容器和TCR相配合，在需要深度快速補償時才設計TSC補償。1、電容器投切控制對于電容器C，其方程關系式為：dui■C-ccdt電壓最高點投入，若UC(0_)=Umax，IC(0+)=0;電壓過零投入，UC(0_)=0，1c(0+)=Imax,但無涌流；切除電容器，thyristor只能過零切斷，即切斷電容上承受2倍峰值電壓的強度。所以TSC比TCR要求更高耐壓的thyristor器件。我國目前采用電壓過零投入控制方式的TSC裝置比較多，采用復合開關控制方式的TSC也逐漸發(fā)展起來。四、可控串聯(lián)補償的功能①提高線路的輸送能力，增進系統(tǒng)穩(wěn)定；②控制線路潮流；③電壓穩(wěn)定；④提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；⑤抑制次同步振蕩⑥阻尼線路的功率振蕩五、可控串補增進穩(wěn)定性EV.

p■sin■XK\K■CXP■一EV一sin■

(1BK)X第二代FACTS：SVGSVG的基本結構功能：提供和吸收無功功率名稱：StaticvarGenerator:SVGStaticSynchronousCondenser:STATCOMStaticSynchronousCondenser:STATCOM靜止同步補償器）1．控制器的功能：同步化控制；無功控制；基本過載保護。2.SVG目前存在的問題：（1）造價高，波形不太好；（2）對控制系統(tǒng)要求嚴格（由于采用了電力電子器件）；（3）需要濾波器。二、SVG工作原理Uc

Uc.逆變器主電路開關元件：GTO、MOSFET、IGBT.無功電源原理逆變器發(fā)出三相電壓（PWM、SPWM、多重化波形）與系統(tǒng)完全同步。當Ea大于Ua時向量圖如下：——Ea——EaaE.Uaa即逆變器為電網提供了一個感性電流，逆變器相當于一個電容器；反之，當Ea小于Ua時，逆變器為電網提供了一個容性電流，逆變器相當于一個電抗器。所以調節(jié)逆變器輸出電壓的幅值即可調節(jié)輸入電網的無功功率，與同步調相機無功調節(jié)原理相似。.控制器的構成控制器的功能主要包括：在穩(wěn)定狀態(tài)下，維持系統(tǒng)電壓不變，調壓。在穩(wěn)定狀態(tài)下，維持系統(tǒng)某處無功功率最小。在動態(tài)或暫態(tài)過程中，根據系統(tǒng)穩(wěn)定性要求調節(jié)無功功率。保證SVG自身運行正常?？刂破鞯臉嫵煽驁D如下所示：.直流電壓的控制在逆變器相位控制是，使其稍落后于系統(tǒng)電壓，使系統(tǒng)向逆變器提供少許有功功率以維持電容上得直流電壓。采用電池或超級電容器穩(wěn)壓，并能提供瞬時有功功率。.輸出電壓的控制

逆變器輸出電壓Ei必須根據多個因素來確定，通過調節(jié)Ei的大小，保持系統(tǒng)電壓恒定或穩(wěn)定在一定的范圍。無功發(fā)生器SVG在某些情況下不能保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，當系統(tǒng)電壓發(fā)生較大的變化時，逆變器的輸出超過額定值很多，這時必須保證Ei-Us在一個允許的范圍。調節(jié)SVG輸出電壓的方法有兩種：保持直流電壓不變，采用PWM方法調節(jié)輸出電壓；調節(jié)直流側電壓。.不平衡故障對SVG的影響不平衡故障（單相接地、兩相短路、兩相短路接地）會產生不平衡分量。對于換流器電路，從直流到交流的變化或交流到直流的變化相當于靜止坐標系與同步旋轉坐標系向量之間的變換。正序基波量一零次直流量；零序的量一直流側不存在；負序的量一二次諧波量。二次諧波電壓會使直流側過電壓，加大直流側絕緣水平要求，經濟上很不合算。處理方法：在負序電壓出現時閉鎖逆變器，負序電壓下降時，自動運行。.我國在SVG研究方向取得的重要成果：第六節(jié)?隨著超高壓遠距離輸電技術和大電網區(qū)域互聯(lián)技術的發(fā)展進一步提高線路的輸送容量、降低輸送功率損耗成為電網技術研究的重要內容。串聯(lián)電容補償用來縮短輸電線路的電氣距離，提高電力網絡的功率傳輸能力已有很長時間的歷史，現今更受到廣泛的重視和應用。?運用串聯(lián)補償技術的優(yōu)點在于：投資少、設備簡單、操作維修方便。美、俄等國50千0伏和76千5伏輸電系統(tǒng)中均采用串聯(lián)電容補償技術，補償度高達50—%70，%經濟效益十分可觀。二、串補的理論基礎?設輸電線路阻抗，線路串聯(lián)補償電容容抗為則系統(tǒng)補償前后的傳輸功率為UU.P■sin■UU.P■sin■OXLUU

1-2-X■Xsin■LCK■X/XCCL?為線路的串補度，在同一角度情況下，增加的輸送功率倍數為p■PXKm■o■c—■c—pX■X1■K0cLc由此可見，當串聯(lián)電容補償掉部分線路的電抗后，系統(tǒng)哦哦那個的傳輸功率幾線有很大的提高，并且當線路的串補度越大時，期增加的傳輸功率也就越大。同時，電氣距離顯著縮短，系統(tǒng)的電氣聯(lián)系得到了顯著的加強，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性也得到了提高。的基本概念晶閘管控制串聯(lián)電容器，又稱先進串聯(lián)補償是靈活交流輸電系統(tǒng)中的主要項目，是年以后投資最多的工程內容之一。普通串聯(lián)減小了輸電線路總的電抗，可以提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和暫態(tài)輸電容量。采用可控串補將按系統(tǒng)的要求改變輸電阻抗，而且阻抗的改變可在一個周期內完成，因此可以使用更大的補償度；也可以選用更合適的阻抗，盡量使系統(tǒng)的負荷分配合理，是輸電容量必不可調的串補進一步提高?？煽卮a系統(tǒng)主要由串聯(lián)電容器、旁路電抗器、并聯(lián)雙向可控硅閥、非線性電阻、阻尼回路、旁路斷路器、測量、控制和觸發(fā)電路等組成。可控串補具有多數靈活交流輸電系統(tǒng)的特點，可以根據系統(tǒng)的阻尼和抑制振蕩的要求快速調節(jié)阻抗，對系統(tǒng)中由于低阻尼產生的低頻振蕩和暫態(tài)搖擺具有穩(wěn)定化的作用?？煽卮a調節(jié)器參數整定的恰當，完全能夠緩解或消除次同步諧振。串聯(lián)固定電容補償的優(yōu)點：可抵消部分線路電感、減少線路電壓降，提高輸電線路受電端電壓，起到提高輸電容量的作用，另外可減小輸電線路的功率角，從而增進電網的穩(wěn)定性。串聯(lián)固定電容補償的缺點：串聯(lián)固定電容補償度不能靈活調節(jié)，還有可能引起發(fā)電機軸的扭振，即次同步諧振。與相關的概念一次同步諧振次同步諧振是電力系統(tǒng)運行中可能出現的一種相當危險的狀態(tài)，當線路電氣諧振頻率與同步電機的軸系某一固有振蕩頻率近似互補于電網工頻是，將導致機電系統(tǒng)的耦合振蕩，嚴重的會造成同步發(fā)電機大軸的扭斷，引發(fā)大的事故。年月和年月，美國內華達州的火電站先后兩次發(fā)生有次同步諧振引起的機軸損壞事故。研究表明，正是串聯(lián)補償電容造成該火電站機組的損壞?？煽卮a的基本工作原理?主電路可控串補原理圖的穩(wěn)態(tài)特性

?晶閘管開關閉和或斷開，電抗器投入或切除，實現兩點控制()-又稱分階控制方式。這種控制簡單，不會發(fā)生電容與電感并聯(lián)工頻諧振。(有圖看課件)的基本工作原理連續(xù)調節(jié)晶閘管的導通角，可連續(xù)改變串聯(lián)電容電抗組的阻抗，先進串補()主要指這種可控串補。?可控串補與中的固定電容器(C和晶閘管控制電抗器的技術特性相似。主要差別在電源方面，處于電源的環(huán)境，可控串補處于電流源的環(huán)境。電抗器電流波形與導通角的關系如下圖所示(圖看課件手畫圖)?在其開通的范圍內，電抗電流為i■■[cos(wt)■cos司■I[sin(wtB90。)Hsin(HH90o)]L在開通的范圍外i■0L求出各種角度下的電流，再利用離散傅里葉分析求出諧波幅值，畫出各種角度下各次諧波電流幅值波形如下圖所示(看課件上的圖)與的基波分析結果一致。觸發(fā)角為時通過可控硅閥體和電抗器基波電流為I.2(■—)■cos■.L■(■■90o)觸發(fā)角為時通過可控硅閥體和電抗器的電流有效值為iL(■)?4?，；(■)觸發(fā)角為度時通過可控硅閥體和電抗器基波電流為i(90oi(90o)■.LU(90o)-CX由于電流比為S(S(■)■ni(■)

—Li(90o)觸發(fā)角為時電抗器的等值阻抗為X(■)■X(■)■L-S(■)阻抗與觸發(fā)角的關系曲線為附：可控串補的電抗值與觸發(fā)角的關系（這部分看課件）關于的基波阻抗有幾種不同的提法，現給出其中一種（狀態(tài)分段微分方程得出）：當觸發(fā)角在90~1度8范0圍內變化時，可控電抗器與電容器并聯(lián)，必有一個諧振點存在。必須運行于容性范圍，如參數度嗎，運行阻抗范圍為-15~歐4姆5。八、提高電壓穩(wěn)定原理在故障或沖擊負荷的作用下，過大的電流流過將是系統(tǒng)阻抗引起的電網受端電壓在短時間急速下降，在電壓低過一個極限以后，系統(tǒng)電壓自己不能恢復正常而進入故障狀態(tài)，通常稱這種現象為電壓失穩(wěn)或電壓崩潰。對于送端電壓不變的系統(tǒng)在傳送有功功率和無功功率是，其受端電V■Ee2■2D■14D2■E2■4DE2■4S2Z2?其中為系統(tǒng)送端電壓；r、分別為輸送有功功率和無功功率；、分別為系統(tǒng)及線路等值電阻和感抗，為輸送視在功率。?負荷電壓曲線，圖中的曲線和是根據輸送功率因數為畫出的。一未補償電容；一補償度0—可控串補九、抑制次同步振蕩臨界工作諧振點的遷移和臨界觸發(fā)角隨通過對不同工作頻率下，

臨界工作諧振點的遷移和臨界觸發(fā)角隨補償度的變化曲線的仿真研究表明，對有積極的抑制作用?？梢娕R界諧振角隨著頻率的增加而逐漸降低，感性阻抗區(qū)的范圍也因此變得越來越小。這就意味著，次同步頻率越低，感性區(qū)的調節(jié)范圍愈寬，因此也愈有利于我們在實際中抑制次同步諧振。隨著補償度的增加，臨界觸發(fā)角也漸漸變大，這就意味著，感性區(qū)的調節(jié)范圍也漸漸變寬，對抑制次同步振蕩起積極作用，但容性區(qū)的可調范圍漸漸變小，對實際工程應用不利，因此參數一般不能取值太大。結論：隨著頻率的降低，的等效阻抗將有電容性過渡到感性，即在次同步頻率下，較大范圍內呈現感性阻抗特性，因此從根本上破壞了由串聯(lián)電容和系統(tǒng)電抗發(fā)生串聯(lián)諧振所需的條件，從而有效的抑制了的發(fā)生。正是由于的這種比較特別的阻抗特性，使它優(yōu)于普通固定串補，在抑制同步發(fā)電機次同步諧振方面有著得天獨厚的應用價值。十、阻尼系統(tǒng)功率振蕩通過長距離交流線路實現大系統(tǒng)聯(lián)網時，有可能出現低頻功率震蕩問題。?對于低頻功率振蕩可以通過在重要發(fā)電機組裝設，并優(yōu)化各機組的參數來解決。但由于大系統(tǒng)中電源數量較多，分布廣泛，其參數優(yōu)化、安裝、調試工作量巨大。特別是廠網分開以后，所有的裝置均正常有效投運在管理上存在很大的困難。由于大系統(tǒng)間的低頻功率振蕩現象可以通過聯(lián)絡線潮流工況所感知，如果在聯(lián)絡線上裝設可控串補并采取適當的控制策略抑制系統(tǒng)間的功率振蕩，則更有利于系統(tǒng)的安全運行。第八節(jié)電力系統(tǒng)功率傳輸基礎理論V■■V■■XV■■V■■XVr如圖所示，簡單的電力系統(tǒng)由發(fā)送端，接受端和電力傳輸線組成。傳輸的有功功率和無功功率可以表示為：上sinVV上sinP■7rXVVV2q■[1■cos(■■)]■一[1■cos■]XSrXLL可以看出，電力系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)中影響潮流的主要是三個參數：電壓、線路阻抗、功率傳輸角。因此調節(jié)其中一個或幾個參數可以達到控制潮流的目的二潮流控制裝置FACTS裝置出現以前，在交流輸電系統(tǒng)中進行潮流控制的主要裝置有：串聯(lián)或并聯(lián)電容器，調相機、移相變壓器等。這些裝置的普遍特點是動態(tài)響應慢，可控性較差。FACTS裝置的出現極大的豐富了潮流控制器的方法，而基于同步電壓源的FACTS裝置則代表了FACTS技術的發(fā)展方向。統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）是一種功能比較全的潮流控制器，它的出現對電力傳輸系統(tǒng)的潮流控制有著重要的意義。三UPFC的結構與基本原理統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）主要由兩個電壓源逆變器構成，其拓撲結構如圖所示。逆變器逆變器并聯(lián)變壓器逆變器逆變器并聯(lián)變壓器UPFC逆變器一般選用門極可關斷GTO器件與反并聯(lián)二極管構成，其中逆變器1通過并聯(lián)耦合變壓器與母線相連，逆變器2通過串聯(lián)耦合變壓器與線路相連，逆變器1與逆變器2通過中間的直流電容聯(lián)接，這樣有功功率可以在兩個逆變器之間自由流動。UPFC串聯(lián)變壓器的一次電壓來自逆變器2。逆變器1將三相交流電壓變換為直流電壓，為電容器和逆變器2提供直流電能。逆變器2將直流電壓轉換成相位和幅值完全可控的三相交流電壓，通過串聯(lián)耦合變壓器向輸電線路提供一個補償電壓。該補償電壓可以視為一個同步交流電壓源，輸出線路中的電流流經該電壓源，使逆變器2與輸電線路之間發(fā)生有功功率和無功功率交換。改變同步交流電壓源的相位與幅值，即可控制線路兩端電壓的相位差，從而實現輸電線路有功潮流的控制?？刂仆浇涣麟妷涸串a生一個補償線路電壓降的電勢，即可實現輸電線路無功潮流的控制，即電壓穩(wěn)定性的控制。其作用與可控串聯(lián)電容器相同。所以，UPFC的主要功能由逆變器2實現。逆變器1的主要功能1：通過中間的直流電容為逆變器2提供有功功率?；竟δ?：作為一個無功電源調節(jié)接入點的電壓，可以獨立地與電網發(fā)生無功功率交換，相當于一個靜止同步補償器（STATCOM）。UPFC可以起到移相器、可調串聯(lián)電容器及靜止調相機的作用，可以綜合控制輸電線路的電抗、電壓及相角差，也即UPFC具有非常靈活的運行特性。直流電容器兩側的整流和逆變裝置都需要采用GTO,以便在可控條件下獲得諧波和無功消耗最小。UPFC的并聯(lián)部分接