电力电子技术在输电系统中应用.ppt

电力电子技术在输电系统中的应用 FACTS 技术Flexible AC transmission System 灵活交流输电系统或柔性交流输电系统 华北电力大学（北京） 谭伟璞 输电系统 输电是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。 按结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。 架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。 电缆线路主要是使用电缆，敷设在地下（或水域下）。 电缆线路造价高，发现故障及检修维护等均不方便，多用于架空线路架设困难的地区，如城市或特殊跨越地段的输电。 输电系统 利用输电线路（包括配电网）可以将发电厂与用户联通，联结成电力系统，输送电能，解决用户与动力资源(特别是水力发电)远距离的矛盾，从而提高经济性和供电的可靠性。 输电线路在规定的工作条件下送端允许通过的有功容量值(MW)，称为输电能力或输送能力。输电能力是衡量输电系统性能的一个重要指标。 输电系统的稳定性也是衡量输电系统性能的重要指标。 任何电力系统，其安全性都是第一位的。 输电控制技术：稳定控制、输送能力 输电系统 输电电压等级大约以两倍的关系增长。通常，输送电能容量越大，线路采用的电压等级越高。 采用高压输电，可有效的减少线损，降低线路单位造价，少占耕地，使线路走廊得到充分利用。 我国第一条世界上海拔最高的“西北750KV输变电示范工程”——青海官亭至甘肃兰州东750KV输变电工程，于2005年9月26日正式投入运行。 “1000KV交流特高压试验示范工程”——晋东南—南阳—荆门1000KV输电线路工程，于2006年8月19日开工建设。该工程起自晋东南1000KV变电站，经南阳1000KV开关站，止于荆门1000KV变电站，线路路径全长约650.677Km。 一、FACTS概述 80年代末，由美国电力研究院（EPRI）的Narain G. Hingorani先生提出 FACTS的定义 采用大功率电力电子装置和其他静止控制器改善控制性能并提高输送能力的交流输电系统。 FACTS的核心内容：采用电力电子设备 1.1 电力系统中的FACTS设备 1、电力电子无功控制设备 2、可控串补装置 3、统一潮流控制器等发电机电子励磁设备 FACTS的核心思想： 采用电力电子装置和控制技术对电力系统的主要参数，如电压、电流、相位差、功率和阻抗等进行灵活控制，最大限度地提高现有输电线路的稳定极限，增强系统的稳定性和安全性 1.2 FACTS产生的基础 1、输电网运行的需要 2、直流输电的竞争 3、电力电子技术和元器件的发展 4、计算机控制技术的发展 5、已有FACTS技术产品的研制和运行经验积累 1.2.1 输电网运行的需要 1、同发电、配用电相比，输电可控性能很差，功率分布中的自由潮流和负荷变化很大。 美国东、西两个大互联网中的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高达60至70万千瓦。 大电网运行中的这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。 1.2.1 输电网运行的需要 2、由于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”（走远道不走近道）和“功率倒流”（在主输送方向中存在着逆向输送）。 此外，还有大量输电受限制的“瓶颈”环节。 1.2.1 输电网运行的需要 3、交流输电线路需要经常投切，以改变电网结构或断开故障，但目前只能依靠机械型断路器。而这种断路器速度慢、维修量大，是形成暂态稳定问题严重的重要因素。 1.2.1 输电网运行的需要 4、由于负荷和电力市场的需求以及环境问题的日益严峻，获得能多送电力的新建输电线的走廊更加困难，使已有输电线的负担日益加重，输送能力不足的矛盾日益突出。 输送能力主要受制于暂态稳定或动态稳定极限，因此，对提高输送能力的有关技术措施的需求日益迫切。 1.2.2 直流输电的竞争 1、直流输电一直有专有的应用领域： 不同频率电网的互联、两个频率相同但调频控制规律不同的交流电网互联、以及一定长度的地下或水下电缆或管道输电。 1.2.2 直流输电的竞争 2、在长距离输电中，直流输电同交流输电在进行经济比较时有一个等价经济距离问题。随着电力电子器件和高压直流输电设备的改进和发展，这一距离在逐渐缩短，因此高压直流输电方式越来越体现出更大的竞争优势。 1.2.2 直流输电的竞争 3、直流输电在正常稳态运行中的控制能力（运行切换控制和运行参数调节）比交流输电要强得多，而且更快速、更灵活。 直流输电属电子控制以毫秒计，交流输电为机械控制一般以秒计。快速灵活的控制功能可为电网运行的灵活性和经济性创造更好的条件。