FACTS新装置用于电力系统潮流分析otu.docx

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1、FACTTS新装置用用于电力系系统潮流流分析汪玉凤，李李 姿，宋宋 巍，赫赫飞（辽宁工工程技术术大学 电气与与控制工工程学院院，辽宁宁 葫芦芦岛 11251105）摘要：介介绍FAACTSS装置的的定义和和功能、发展过过程, 对最新新发展的的GUPPFC和和IPFFC装置置进行了了阐述，并对二者在电力系统潮流分析中的应用做了分析。GUPFC和IPFC装置为进一步提高电力系统潮流分析的控制性和稳定性提供了强有力的工具。关键词：FACCTS；电力系系统；潮潮流分析析；GUUPFCC；IPPFC中图分类类号：TTM7111 文文献标识识码：AA0 引言言随着我国国国民经经济的快快速发展展，电力力工业

2、在在各方面面都取得得了辉煌煌的成就就。但是是，电力力系统的的快速发发展也暴暴露出了了一定的的缺陷，这这就给电电力系统统的控制制技术和和安全防防御技术术提出了了很大的的挑战。新新型控制制技术FFACTTS的诞诞生是提提高复杂杂电力系系统运行行和经济济效益的的新型强强大工具具，它已已成为大大型电力力系统中中不可或或缺的控控制技术术，也为为电力系系统潮流流分析的的新发展展提供了了技术上上的保障障。1 FAACTSS装置FACTTS（FFlexxiblle AAlteernaatinng CCurrrentt Trranssmisssioon SSysttem），即即灵活交交流输电电系统，是是美国著著

3、名电力力专家NN.G.Hinngorranii博士于于19886年提提出的，FFACTTS技术术在电力力系统中中已显出出极为广广泛的应应用前景景。它应应用电力力电子技技术的最最新成就就，以实实现输送送功率的的合理分分配，降降低功率率损耗和和发电成成本，大大幅度提提高系统统稳定性性、可靠靠性。2 FAACTSS装置的的换代发发展FACTTS装置置发展的的背景是是基于输输电线的的需要、电电力电子子技术和和元器件件的发展展支持、已已有FAACTSS技术产产品的研研制和运运行经验验的积累累等4个个方面。FFACTTS装置置逐步发发展成多多种多样样，其发发展示意意图如图图1所示示。第一代FFACTTS装

4、置置是从220多年年前出现现的SVVC开始始的。第第一代FFACTTS装置置是晶闸闸管控制制的串联联电容器器（TCCSC），它它利用SSCR控控制串接接在输电电线中的的电容器器组，以以控制线线路阻抗抗，提高高输送能能力；第第二代FFACTTS装置置包括SSTATTCOMM和SSSSC，同同样具有有第一代代装置具具有的支支持电压压和控制制功率等等功能，但但在外部部回路中中不需要要大型的的电力设设备，以以电子回回路模拟拟出电抗抗器或电电容器的的作用；第三代代FACCTS装装置是将将两台或或多台控控制器复复图1 主主要输电电型FAACTSS控制器器的运行行功能和和换代发发展示意意图Fig. 1 Ma

5、iin FFACTTS cconttrolllerr fuuncttionn annd iits upddatee deevellopmmentt scchemmatiic ddrawwingg合成一组组FACCTS装装置，并并使其具具有一个个共同的的统一的的控制系系统。一一种典型型装置就就是由一一台STTATCCOM和和一台SSSSCC复合而而成的UUPFCC。它的的功能更更强大，它它以控制制线路阻阻抗、电电压或或或功角的的办法同同时控制制输电的的有功和和无功潮潮流。第第三代FFACTTS装置置发展迅迅速，已已出现CCSC的的原理，其其中包括括调节双双回线潮潮流的线线间潮流流控制器器（IPP

6、FC）、控控制多回回线路的的MCSSC以及及功能更更强大的的GUPPFC。3 线间间潮流控控制器（IIPFCC）IPFCC是应用用电力电电子技术术的最新新发展成成果以及及现代控控制技术术实现对对交流多多线输电电系统的的参数以以至网络络结构的的灵活快快速控制制。在实实际应用用中，被被用于实实现复杂杂的潮流流控制的的多线传传输系统统中，每每个传输输线路的的长度、电电压、容容量可能能大不相相同，IIPFCC的特点点就是它它的柔性性能适应应复杂系系统进行行一系列列补偿和和潮流控控制的要要求，能能大幅度度提高输输电线路路的输送送能力和和电力系系统的稳稳定性、可可靠性。3.1 IPFFC原理理IPFCC由

7、多个个DC/AC换换流器组组成，便便流器的的直流侧侧连接在在一起，每每个便流流器都可可以通过过连接的的线路向向直流链链路的电电容提供供有功。在在这种结结构中，每每个变换换器为连连接的线线路提供供SSSSC串联联补偿的的同时，还还可以实实现在补补偿线路路之间传传输有功功，以达达到柔性性控制电电网潮流流的目的的。双线线路IPPFC的的基本结结构如图图2所示示。两个电源源逆变器器向线路路1和线线路2注注入的电电压等效效为两个个同步电电压源和和，、分别是是线路11和线路路2的电电抗，、是送电电端母线线电压，、是图2 IPFFC原理理图Fig.2 SScheemattic diaagraam oof I

8、IPFCC受电端母母线电压压。为了了得到两两个系统统之间的的联系，选选择系统统1可以以对有功功和无功功潮流进进行自由由控制，注入电压的幅值控制在0，角度，注入电压与发送端电压共同产生实际的送电端电压，的差值产生补偿电压，由于，控制的幅值和相位，电压源SeV1（）产生的无功分量和有功分量将按照的正弦函数变化。这个过程为了满足SeV1（）的有功需求，必须控制SeV2（），使得有功，SeV在线路端交换的有功可以通过直流环节流到其他线路的SeV端。这样就要求控制相应便流器来注入一个理想的电压。4 含广广义统一一潮流控控制器（GGUPFFC）的的潮流分分析4.1 广义统统一潮流流控制器器（GUUPFCC

9、）随着FAACTSS技术的的进一步步发展，一一种新型型的源于于UPFFC但比比UPFFC功能能更强大大的FAACTSS装置广义义统一潮潮流控制制器（GGeneerallizeed UUniffiedd Poowerr Fllow Conntroolleer，GGUPFFC）被被提出，并并已进入入实际使使用阶段段。GUUPFCC不仅可可控制节节点电压压，而且且可同时时控制多多条线路路或系统统中某一一子网络络的潮流流，与UUPFCC只能控控制单条条线路的的潮流相相比，GGUPFFC显示示出更强强大的控控制能力力。最简单的的GUPPFC含含有3个个换流器器，1个个与节点点并联，其其它2个个与输电电线

10、路串串联，其其工作原原理如图图3所示示。图中中的GUUPFCC可控制制并联节节点电压压和2条条输电线线路的有有功和无无功功率率共5个个电气量量。在实实际应用用中，GGUPFFC可根根据需要要含有多多换流器器，以实实现对多多条线路路的潮流流控制。图3 具有33个换流流器的GGUPFFC工作作原理图图Fig.3 WWorkkingg scchemmatiic ddiaggramm wiith thrree connverrterrs oof GGUPFFC当图3所所示的GGUPFFC装设设于节点点i处，线线路ijj、线路路ik上上时，其其等效电电路如图图3所示示。它包包含1个个并联可可控电压压源和

11、2个个串联可可控电压压源、，可灵灵活地模模拟GUUPFCC的并联联、串联联补偿和和支路潮潮流控制制等功能能。 4.2 考虑GGUPFFC的潮潮流方程程为使计及及GUPPFC的的潮流方方程具有有更普遍遍的意义义，在图图1、22的基础础上，考考虑了GGUPFFC对多多条线路路的控制制作用，而而并不仅仅仅是图图中的22条线路路。在考虑了了GUPPFC对对系统的的影响时时，根据据图2可可得到节节点i注注入功率率方程式式： （1） （2）式中，nn=1,2,nnn，nnn为系系统节点点总数；和分别为为GUPPFC对对节点ii的附加加注入有有功和无无功功率率。节点点注入功功率方程程式可写写为：（3）（4）

12、式中，mm=j,k,，是与与GUPPFC所所控制的的多条线线路相对对应的节节点；和和分别为为GUPPFC对对节点的的附加注注入有功功和无功功功率。5 结束束语随着电力力工业的的进一步步发展，GUPFC、IPFC作为控制能力更强大的FACTS装置，辅之以现代化的计算机控制手段，能使系统的灵活性及控制性显著改进，将成为电力系统运行、规划和管理的强有力的工具。但GUPFC、IPFC装置还处于初步研究阶段，其内部的一些特性还有待于进一步的深入研究。参考文献献：1王王锡凡.现代电电力系统统分析.北京:科学出出版社，220033.Wangg Xii-faan. Moddernn poowerr syyst

13、eem aanallysiis. Beiijinng: Sciienttifiic PPresss,220033.2郭郭培源.电力系系统自动动控制新新技术.北京:科学出出版社，220011.Guo Peii-yuuan .Poowerrsysstemm auutommatiic cconttroll neew ttechhnollogyy. Beeijiing: Sccienntiffic Preess,20001.3郭郭永基.电力系系统新进进展.北北京：冶冶金工业业出版社社，20000.Guo Yonng-jji. Powwer sysstemm neew pproggresss. Beii

14、jinng:Mettalllurggicaal iinduustrry PPresss,20000.4杨杨安民.柔性交交流输电电（FAACTSS）技术术综述J.华东电电力,220066,344(2):744-766.Yangg Ann-miin.RReviiew of FACCTS tecchnoologgy.EEastt Chhinaa Ellecttricc Poowerr,20006,34(2):74-76.5李李峰,徐徐敏.FFACTTS控制制器及其其建模仿仿真JJ.沈沈阳大学学学报,20005,117(22):884-887.Li FFengg, XXu MMin. Moodelli

15、ngg annd SSimuulattionn off FAACTSS Coontrrolllerss.Joournnal of SheenyaangUUnivverssityy, 220055, 117(22):884-887.Appllicaatioon oof NNew FACCTS in Powwer Floow AAnallysiisWangg Yuufenng，LLi ZZi，SSongg Weei，HHe FFei(Liaaoniing Tecchniicall Unniveersiity，HHu LLudaao 11251105，CChinna)Absttracct: Thii

16、s ppapeer iintrroduucess thhe ddefiinittionn annd ffuncctioon oof tthe FACCTS devvicee annd sshowws iits devveloopinng pproccesss annd eelabboraatess thhe nneweest GUPPFC andd IPPFC devvicees. It aanallyzees tthe apppliccatiion of thee twwo mmeanns iin ppoweer ffloww annalyysiss. GGUPFFC aand IPFFC

17、ddeviicess prroviide a ppoweerfuul ttooll foor ffurttherr inn ennhanncinng tthe powwer floow aanallysiis cconttrolllabbiliity andd sttabiilitty.Key worrds: FAACTSS; ppoweer ssysttem; poowerr fllow anaalyssis; GUUPFCC; IIPFCC汪玉凤（119622-）,女,唐唐山人,硕士,教授,硕士研研究生导导师,主主要从事事电力系系统自动动化、电电机与电器、智能能仪表等等方面的的教学与与科研工工作.李姿（119822-），女女，沈阳阳人，在在读硕士士，主要要研究方方向为电电力系统统自动化化宋巍（119822-），男男，四平平人，在在读硕士士，主要要研究方方向为电电力电子子变换和和控制技技术、单单片机开开发与应应用等