含FACTS复杂模型的暂态稳定性研究跳线机

含FACTS复杂模型的暂态稳定性研究

含FACTS复杂模型的暂态稳定性研究 2011： 摘要：本文详细分析了FACTS元件中UPFC、TCSC的模型和控制系统，UPFC采用等效负荷解藕算法，TCSC采用补偿法分别实现了与电力网络的接口，通过编制相关程序，实现了混合系统中含UPFC, TCSC的暂态稳定计算，并以修改过的EPRI-36节点系统为例，验证了该算法的正确性和合理性。计算结果表明:UPFC具有较强的潮流和电压调节能力，TCSC则具有较强的线路潮流调节能力。关键词：统一潮流控制器(UPFC) 可控串联补偿器(TCSC) 暂态稳定

第一章 绪论1.1 FACTS的研究背景(一) FACTS技术的研究意义FACTS技术，即灵活交流输电系统技术(Flexible AC Transmission System,缩写为FACTS)，自美国电力科学院(EPRI) N.G.Hingorani博士1986年提出以来，便得到了世界范围的广泛响应。FACTS技术是基于电力电子技术改造交流输电的系列技术，它对交流系统中的电压(无功)、电抗和相角都可以进行控制，从而能实现对交流系统潮流分布的直接灵活控制，有效提高交流系统的安全稳定性，使传统的交流输电系统具有更高的柔性和灵活性，使输电线路得到充分利用，以满足电力系统安全、可靠和经济运行的目标。FACTS技术作为21世纪输电技术的发展方向，已被国内外的一些较权威性的输电技术研究者和工作组称为“未来输电系统新时代的三项支撑技术之一(FACTS技术、先进的控制中心和综合自动化技术)”。柔性交流输电系统技术之所以出现，一方面是由于电力工业发展的实际需要，另一方面，大功率电力电子技术的发展使这种需求的实现成为可能。它的提出基于如下背景:(1) 随着电力工业生产的发展，常常需要长距离转移输送大量的电力，电力在线路上辗转输送增加了功率损耗。在互联电网中，功率的走向主要由电网结构决定，用常规方法很难实现大幅度调节，实际功率分布可能与理想功率分布相差甚远。要改变这一现状，必须实现一个突破，那就是实现对系统参数和网络结构的快速灵活调节。应用统一潮流控制器、可控串联补偿器和先进的静止无功发生器等FACTS元件，能够方便地控制电力网络功率的走向及分布。(2) 随着电力工业的发展，网络结构日益复杂，新的控制手段和控制设备不断涌现，发电站的单机容量不断增大，电力系统新问题亦不断出现。近年来，国内外由于电力系统稳定性破坏而发生多次大面积停电事故，给国民经济造成极大损害，社会生活受到很大影响。大电力系统稳定问题，促使人们寻求能够根据系统参数迅速反应的控制手段，以大幅度提高系统的稳定程度。(3) 在现代交流输电系统中，虽然计算机技术己经得到广泛应用，但是就其控制手段来讲，仍然是机械式的。无论是发电机调速器、断路器、传统的有载调压器还是移相器，在控制的终端，任务最后落实于机械动作上。在许多场合，特别是对于电力系统稳定控制，速度往往是成败的关键。机械惯性限制了机械式控制动作速度的提高，严重阻碍了在事故处理及系统稳定控制中的应用，而且机械动作可靠性差、器件寿命短.电子化的控制手段，能够实现机械式控制不可比拟的动作速度，而且寿命不受动作次数和动作速度的影响。(4) 寻求新的快速控制手段，方便地控制系统参数，一直是人们追求的目标。高压直流输电的控制手段快速灵活，当输送容量与稳定的矛盾难以调和时，有时可以通过建设直流线路来解决，但是换流站的一次性投资很高。应用FACTS元件的方案常常比增加一条线路或增加换流站的方案投资要少。(5) 电力电子技术和现代控制技术的飞速发展使人们对FACTS技术的需求变为可能。(6) 灵活交流输电元件是逐渐加入现行的交流输电系统，而不是摒弃现有系统。一项新技术能否被广泛采用，是否具有生命力，很大程度上取决它与现有系统的兼容程度。FACTS与现行的交流输电系统并行发展，可以完全兼容。FACTS这项新技术在我国也具有广阔的应用前景。我国大多数电网的结构比较薄弱，结构不甚合理，耐受事故冲击的能力比较差，高压输电线路的输送能力远未发挥出来;从系统运行方面讲，系统稳定性指标不高。由于FACTS技术具有与现行系统完全兼容的优点，可以在现有设备不做重大改动的条件下，针对当时、当地的具体问题，采用相应的FACTS技术，充分发挥现有电网的潜力，以渐进的方式改变电力系统的面貌。这点特别适合我国发展资金比较紧张的状况。(二) FACTS技术的应用研究现状FACTS技术在中国的发展，从总体上说，要比世界上工业发达国家滞后。目前SVC己在全世界得到广泛应用，世界上装设于超高压输电系统的SVC已接近于180多台。我国对SVC的研究与应用始于70年代末，至今己积累了较多的SVC运行经验，其制造技术也已相当成熟。目前我国大陆在,)OOKV系统中运行的进口SVC有6台，在钢铁企业中也有较多的应用。FACTS家族已获得工业应用的最重要的2种设备是SVC和STATCOM，两者都是并联在电网中，起无功支撑的作用。但从性能上讲，STATCOM要优于SVC。日本关西电力公司与三菱电机公司共同研制并于1980年1月投运了世界上首台5丁ATCOM样机，采用了晶闸管强制

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