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摘要：柔性交流输电技术（FACTS）和用户电力技术（简写为C us P ow）是快速发展的姊妹型新式电力技术。和EMS及DMS相类似，它们可柔韧控制电网的性能依靠着相同的基础技术，只是针对不同的需求分别应用于输电系统和配电系统中。本文主要对柔性交流输电技术和用户电力技术的新进展进行分析探讨。
关键词：柔性交流输电技术；用户电力技术；新进展
1、前言
柔性交流输电系统（FACTS）和用户电力技术是美国学者创建的两项新技术概念。柔性交流输电系统是一种技术，这种技术包含了电力电子学在输电领域除直流输电（HVDC）之外的所有应用。这样，FACTS与HVDC是并行的；FACTS和HVDC包括了电力电子学在输电系统中的一切应用。
2、试论柔性交流输电技术和用户电力技术的新进展
2.1柔性交流输电系统与用户电力技术产生的技术背景——电力系统的客观需要
FACTS技术的产生是解决输电系统运行和发展中遇到的各种困难的客观需要。运行方面的主要困难有如下几项：
（1）输电的可控性很差（与发电、配电和用电相比其可控性能是最差的），功率分布中的自由潮流变化很大。如在美国东西两个大互联网中的大环流高达几十万千瓦，前苏联全国统一电力系统中不可控的联络线功率振荡达60至70万千瓦。大电网运行中的这一类问题长期困扰着运行调度人员，并且在电网中造成大量电能损耗或被迫降低输送能力。
（2）输电网缺少快速控制手段，在功率输送过程中常造成功率绕送（即走远道不走近路）和功率倒流（即主输送方向中存在着逆向输送）情况。此外，还有大量输电受限制的“瓶颈”环节。
（3）开关动作速度慢，交流输电线需要经常投切，以改变网络结构或断开故障，但目前只能依靠机械型断路器。而这处断路器速度慢、维修量大，是形成暂态稳定问题严重的重要因素。这也是输电可控性差的主要原因之一。
输电系统发展方面的主要困难概括起来有如下几项：
（1）由于环境因素，很多国家建造新的架空线路已很难获得批准，因此电力公司不得不将现有电网运行在更高的负荷水平上。但是，更高的负荷水平增加了功率损耗并降低了可靠性，使运行更加困难。
（2）在有些国家，从长远看发电模式是不确定的，导致了对输电设施投资的困难。使用可延拓现有网络容量并可易地重新安装的设备，以较少的成本增加了网络的容量，还避免了建造5到10年后不再需要的输电设施的风险。
FACTS技术正适应了上述情况。其效果主要体现在提高了输电网潮流流向的控制能力以及输电线输送能力两个方面。对于发达国家，两者皆迫切需要。对于像我国这样的发展中国家，更迫切的是第二方面，用户电力技术的产生是保证供电可靠性和电能质量的客观需要。
2.2新技术的应用
2.2.1静止无功功率补偿器
静止无功功率补偿器是指其输出随电力系统特定的控制参数而变化的并联连接的静止无功功率发生器装置或无功功率吸性装置。这里的静止是主指SVC没有运动或旋转部件。由于静止无功功率补偿器具有优良的性能，近10多年来，在世界范围内，其市场一直迅速、稳定地增长，占据了动态无功功率补偿装置的主导地位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆SVC的类型有晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、饱和电抗器（SR）等。基本类型是TCR和TSC，通常SVC需要在一定条件下实现无功功率的连续动态补偿。
2.2.2静止无功功率发生器
静止无功功率发生器（SVG）是指由自换相的电力半导体桥式交流器来进行发生和吸收无功功率的无功功率动态补偿装置。SVG由交流和直流环节组成，交流环节与系统相连接。SVG是先将系统的交流电流经变流器转换成直流并保存在直流侧的储能器内，同时直流侧电压电流经过变流器变成交流电压电流输送到系统。由于SVG是采用自换相的变流器，它把变流器电路看成是1个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压，可改变基波无功电流的大小和相位。当变流器基波电压比交流电源电压高时，变流器就会产生1个超前（容性）无功电流，反之，则会产生1个滞后（感性）无功电流，故称为静止无功功率发生器。
2.2.3统一潮流控制器
统一潮流控制器（VPFC）是由1台静止无功功率发生器（SVG）和1台静止同步串联补偿器（SSSC）复合而成的具有1个共同统一的控制系统的新型潮流控制器。统一潮流控制器包括主电路（串联单元、并联单元）和控制单元两部分。串联单元可以对电压进行补偿，并联补偿单元可以对电源进行补偿，控制单元通过适当的控制策略对串联和并联单元的可控功率器件进行通断控制。
此类控制器通过2个变压器耦合接入系统，应用场合主要是220kV及以上电压等级的输电线路。
2.2.4有源电力滤波器
有源电力滤波器（APF）是由全控电力电子器件构成的采取PWM控制的变流器械，提供与补偿电流（电压）大小相等、极性相反的电流（电压），以抑制负载产生的有害电流（或电压）在电力系统传播的主动式综合补偿装置。有源电力滤波器借助适当的电路结构与控制技术，可以实现如下补偿方式：高次谐波补偿、基波正序无功功率补偿，三相不对称补偿、补偿点电压稳定、线路两端之间的电压差补偿、单位功率因数补偿，以及以上任意项的组合。
有源电力滤波器，按负载连接的形式可分并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器。并联型有源电力滤波器的主电路目前均采用电压型PWM变流器。PWM变流器的作用是根据控制系统得出的PWM开关，产生所需的补偿电流。它的控制系统包括检测电路、电流跟踪控制电路和驱动电路。检测电路的核心是根据有源电力滤波器的控制目标，对补偿对象的电压、电流的及有源电力滤波器的输出电压、电流进行检测，得到所需要的参考信号。电阻、电感、电容组成交流滤波器与有源滤波器并联，其作用是滤除补偿电流中开关频率附近的高频谐波成分。
串联型有源电力滤波器（SAPF）是为解决用户端供电电压畸变的电能质量问题而设计的1种有源电力滤波器，其主电路是采用绝缘栅双极晶体管、电力场效应晶体管等元件构成三相桥式电压型PWM变流器，其补偿对象为带有大电容滤波的三相二极管桥式整流电路为电压源型谐波源负载。
串并联型有源电力滤波器可解决用户端电压质量和无功功率补偿问题，其工作原理为：控制单元检测电网供电电压后，控制系统实时计算电压瞬时畸变量和无功功率补偿量，由PWM速度器产生脉宽调制波，使得串联有源电力滤波器得到与电网畸变电压大小相等、符号相反的电压，从而起到稳定负载端电压、改善电能质量的目的。
2.2.5新型消弧线圈自动调谐控制器
消弧线圈自动调谐控制器能跟踪运行方式的变化及系统电容电流的变化，自动调节消弧线圈电感值，使消弧线圈始终补偿在既能熄灭电弧又不产生谐振电压的最佳状态，实现6～35kV系统的自动跟踪补偿，该装置能有效抑制弧光过电压的幅值和谐振过电压的产生，大大减少单相接地引起相间故障而跳闸的停电事故，从而提高供电的可靠性。消弧线圈自动调谐接地补偿装置主要由：接地变压器、消弧线圈、过电压防护、控制器。
3、结语
FACTS/C us Pow技术正在快速地向广深方向发展，性能更优良的新型控制装置也不断出现。其发展的主流仍主要依靠高新技术的电力电子器件及其技术的发展。但也应充分注意利用新接线方法和具有复合功能新型材料构成新控制装置的动向，以便能把所有非电力电子技术的一切“其他静止型控制器”都考虑在研究或应用选择的范围之内。
参考文献：
[1] 何大愚.柔性交流输电系统概念研究的新进展.电网技术.
[2] 何大愚.柔性交流输电技术及其控制器研制的新发展。TCPST，IPC（TCIPC）和SSSC.电力系统自动化.
论文作者:陈其斯
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/20
标签：电力论文; 电压论文; 功率论文; 滤波器论文; 变流器论文; 技术论文; 电流论文; 《电力设备》2016年第22期论文;