FACTS总结与复习全面版课件

1、FACTS装置名称 FACTS装置元器件性能 接入方式有功控制 无功控制 电压控制 电流控制 无功补偿 谐波抑制 暂态稳定 电压稳定 抑制故障电流 SVC（静止无功补偿器） 并联 STATCON（静止同步补偿器） 并联 TCBR（晶控制动阻抗） 并联 SSSC（静止同步串联补偿器） 串联 TCSC（晶控串联电抗器） 串联 TCSR（晶控串联电抗器） 串联 TCVL（晶控电压限制器） 串联 TCPAR（晶控相角调节器） 串联 TCPST（晶控移相器） 串联 UPFC（统一潮流控制器） 混合 10/3/20221FACTS装置元器件性能 接入方式有功控制 无功控制 电压控10/3/2022210/

2、1/20222SVC10/3/20223SVC10/1/20223STATCOM10/3/20224STATCOM10/1/20224TCSC（晶闸管控制串联补偿器）10/3/20225TCSC（晶闸管控制串联补偿器）10/1/20225SSSC（静止同步串联补偿器）10/3/20226SSSC（静止同步串联补偿器）10/1/20226UPFC（统一潮流控制器）10/3/20227UPFC（统一潮流控制器）10/1/2022710/3/2022810/1/20228无功补偿技术的主要作用及现状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，提高系统输电稳定

3、性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。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异步电动机补偿(如风机、水泵等)，其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。由于性价比较高，目前我国广泛使用的是静止补偿器(SVC)。 10/3/20229无功补偿技术的主要作用及现状提高负载和系统的功率因数，减少设常用无功补偿调压措施发电机：在系统低谷负荷时进相运行（欠励磁运行），发有功而吸无功。 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。调相机：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。 但 高，起动、运行、

4、维修复杂，动态响应调节慢，只能用于三相平衡的补偿。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。 小，运行经济，结构简单，维护方便，适用性强。 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。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。10/3/202210常用无功补偿调压措施发电机：在系统低谷负荷时进相运行（欠励磁SVC的基本结构 TCR FC TCR TSC FC TCRFC型 TCRTSCFC型 10/3/202211SVC的基本结构10/1/202211提高负载和系统的功率因数，减少设备

5、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

6、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。SVC10/3/202212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10/3/20221310/1/202213TCR - 晶闸管控制的电抗器Continuous control No tran

7、sients Generation of harmonics10/3/202214TCR - 晶闸管控制的电抗器Continuous cont10/3/20221510/1/20221510/3/20221610/1/202216STATCOM10/3/202217STATCOM10/1/202217 STATCOM的工作原理相量图 单相等值电路相量图10/3/202218 STATCOM的工作原理相量图 STATCOM原理10/3/202219STATCOM原理10/1/202219基波相量图10/3/202220基波相量图10/1/202220STATCOM的优越性无功电流 电压 SVGS

8、VC10/3/202221STATCOM的优越性无功电流SVGSVC10/1/2022可控串补TCSC的结构图TCSC 的原理接线图 10/3/202222可控串补TCSC的结构图TCSC 的原理接线图 10/1/210/3/20222310/1/20222310/3/20222410/1/202224可控串补的功能1、可以连续调节等值串联电容的容抗，进行潮流控制。2、可提高输电线的输电容量或提高互连电网的传输能量。3、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。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功率振荡,提高动态稳定性。5、可提高电力系统的暂态

9、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,改变串联电容的补偿度。6、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,对于次同步频率,TCSC呈感抗,这样便会对SSR起很强的阻尼作用。另一种方法是采集当地的电流、电压,用矢量合成的方法获得远方发电机的转速相位,经过处理后用作对发电机轴振动的阻尼。10/3/202225可控串补的功能1、可以连续调节等值串联电容的容抗，进行潮流控 当IcIL，即XcIL，即XcXl时，线路电流与电容电流同相当IcXl时，线路电流与电抗器电流同相位，电容电压超前线路电流90，并联阻抗呈感性，相量图如图。如果在电抗支路中串联晶闸管

10、开关，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、平滑地调节，从而为系统提供可控串联补偿。 可控串补的功能10/3/202227当IcXl时，线路电流与电抗器电流同相位，电可控串补的基频阻抗 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。 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器实际容抗。 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器实际感抗。 当电容器容抗等于电抗器感抗时，系统构成并联谐振回路。10

11、/3/202228可控串补的基频阻抗 由电抗器和电容器组成的并可控串补的基频阻抗 基频阻抗的表达式： 式中： 工频角频率。 为电容器和电抗器环路的谐振角频率。10/3/202229可控串补的基频阻抗 基频阻抗的表达式：10/1/20222可控串补的控制原理 可控串补的控制原理是根据各种控制目的(系统稳定控制、恒功率控制、恒阻抗控制等)，得出要求串补输出的基波阻抗值，再根据图中所示的曲线得到与该阻抗值对应的触发角。 10/3/202230可控串补的控制原理 可控串补的控制原理是根据各种可控串补的控制原理TCSC晶闸管触发延迟角的控制范围是90到180，在该范围内，TCSC的稳态阻抗特性分为容性运

12、行区和感性运行区。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。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。触发延迟角为180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，即电容器标称容抗XC，标幺值为1.0p.u.。10/3/202231可控串补的控制原理TCSC晶闸管触发延迟角的控制范围是90可控串补的控制原理从180逐渐减小触发延迟角(增大触发越前角)，TCSC等效容抗逐渐增大，对应于容性微调运行模式。当晶闸管触发延迟角位于区间90, acri)内时，TCSC呈

13、现感性等效电抗运行特性。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1.0p.u.。从90开始逐渐增大触发延迟角，在达到谐振角acri之前，TCSC等效感抗逐渐增大，对应于感性微调运行模式。 10/3/202232可控串补的控制原理从180逐渐减小触发延迟角(增大触发越前10/3/20223310/1/20223310/3/20223410/1/20223410/3/20223510/1/202235TCR - 晶闸管控制的电抗器Continuous control No transients Generation of h

14、armonics10/3/202236TCR - 晶闸管控制的电抗器Continuous contSVC与TCSC阻抗特性比较10/3/202237SVC与TCSC阻抗特性比较10/1/202237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。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

15、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 1、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。 2、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（ASC），目前世界各国研究的重点是这种TCSC串补。 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。 研究（ASC）型可控串补，应用的是静止补偿器

16、（SVC）中的固定电容器（FC）和晶闸管控电抗器（TCR）的熟悉技术特性。 TCSC与SVC的主要差别在电源类型方面，SVC是电压源型， TCSC是电流源型。10/3/202238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静止同步串联补偿器SSSC静止同步串联补偿器（SSSC）：（Static Synchronous Series Compensator）SSSC与STATCOM，采用相同的电路结构，多为三相电压源型逆变器，串联接入系统。SSSC的原理：通常是通过向线路注入一与其电流相差90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。10/3/202239

17、静止同步串联补偿器SSSC静止同步串联补偿器（SSSC）：1静止同步串联补偿器 SSSC与TCSC不同之处：TCSC串入线路中可以等效成可变容抗串入的SSSC可以等效成电压源，通过控制换流器，可连续改变其输出电压的幅值和相位，从而改变线路两端的电压(幅值和相位)，实现对线路有功、无功潮流的控制和阻尼系统的功率振荡，提高系统暂态稳定极限的目的。 10/3/202240静止同步串联补偿器 SSSC与TCSC不同之处：10/1/SSSC的原理图线路首端末端SSSC的原理图10/3/202241SSSC的原理图线路首端末端SSSC的原理图10/1/202接线图10/3/202242接线图10/1/20

18、2242SSSC的特点和优点10/3/202243SSSC的特点和优点10/1/202243SSSC实质上是有源可控串补SSSC的特性与模型10/3/202244SSSC实质上是有源可控串补SSSC的特性与模型10/1/2SSSC的特性与模型10/3/202245SSSC的特性与模型10/1/20224510/3/20224610/1/202246统一潮流控制器（UPFC）的结构 Vi I Vj Vj Vsh Vse 并联逆变器1 串联逆变器2 检测量 控制参量控制10/3/202247统一潮流控制器（UPFC）的结构 Vi 10/3/20224810/1/20224810/3/20224910/1/202249统一潮流控制器的基本功能统一潮流控制器的基本作用功能图 电压调节 串联补偿 相位调节 组合功能 10/3/202250统一潮流控