大型电力系统中电力电子和FACTS装置

文章电能系统中的增能技术
在电能系统中，增能技术是指提高电能系统运行效率和灵活性的技术手段。

以下是一些常见的增能技术：
1. 直流输电（HVDC）技术：HVDC技术通过将交流电转换为直流电进行输电，可以实现长距离输电线路的低损耗和高容量传输。

HVDC技术可以提高电能系统的输电效率和稳定性。

2. 柔性交流输电（FACTS）技术：FACTS技术利用先进的控制设备和电力电子装置，通过调整电力系统中的电压、电流和功率因数等参数，提高电力系统的稳定性和可控性。

FACTS技术可以有效调节电力系统的电压和频率，提高系统的传输能力和稳定性。

3. 储能技术：储能技术可以将多余的电能储存起来，以便在需求高峰时释放出来使用。

常见的储能技术包括电池储能、超级电容器储能、抽水蓄能等。

储能技术可以提供备用电源和调节能量供需平衡，增加电能系统的稳定性和可靠性。

4. 智能电网技术：智能电网技术（Smart Grid）利用信息通信技术和自动化技术，实现电力系统的智能化和优化运行。

通过实时监测和控制，智能电网技术可以实现对电力系统的高效管理，包括负荷调度、电能质量控制、故障检测等，提高电能系统的灵活性和效率。

5. 分布式发电技术：分布式发电技术将发电机设备分布式安装在用电端，减少了输电损耗和电网压力。

分布式发电技术可以利用可再生能源，如太阳能、风能等，提供环保的电力供应方案，并减少对传统发电厂的依赖。

这些增能技术的应用可以提高电能系统的可靠性、经济性和环境友好性。

随着技术的不断发展和创新，电能系统的增能技术将继续推动电力行业向高效、可持续发展的方向发展。

FACTS、I E GT简介1、FACTS简介柔性交流输电系统是Flexible AC Transmission Systems中文翻译，英文简称FACTS，指应用于交流输电系统的电力电子装置。

利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电力系统线路的输电能力。

其中“柔性”是指对电压电流的可控性；如装置与系统并联可以对系统电压和无功功率进行控制，装置与系统串联可以对电流和潮流进行控制；FACTS通过增加输电网络的传输容量，从而提高输电网络的价值，FACTS控制装置动作速度快，因而能够扩大输电网络的安全运行区域；在电力电子装置最早用于直流输电系统中并实现了对输送功率的快速控制，由此人们想在交流系统中加装电力电子装置，寻求对潮流的可控，以获得最大的安全裕度和最小的输电成本，FACTS技术应运而生，静止无功补偿器（SVC），静止同步补偿器（STATCOM）又称作ASVG，晶闸管投切串联电容器（TCSC），静止同步串联补偿器（Static Synchonous Series Compensator）以及统一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS装置家族的成员。

2、I E GT ( 电子注入增强门极晶体管) 简介IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐压达4KV以上的IGBT 系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。

IEGT具有作为MOS系列电力电子器件的潜在发展前景，具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，以及采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性，使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜力。

另外，通过模块封装方式还可提供众多派生产品，在大、中容量变换器应用中被寄予厚望。

日本东芝开发的IECT利用了“电子注入增强效应”，使之兼有IGBT 和GTO两者的优点：低饱和压降，宽安全工作区(吸收回路容量仅为GTO的1/10左右)，低栅极驱动功率(比GTO低两个数量级)和较高的工作频率，器件采用平板压接式电极引出结构，可靠性高，性能已经达到 4.5KV/1500A 的水平。

FACTS新装置用于电力系统潮流分析FACTS新装置用于电力系统潮流分析随着工业的发展，电力系统的重要性日益突出。

而对于电力系统的潮流分析，相信大家都有所了解。

电力系统潮流分析是电力系统中一种重要的运算方法。

它研究电力系统中电量的分配规律，计算各电力设备的参数，包括电流、电压、功率等等。

FACTS新装置是近年来应用于潮流分析的新型设备。

接下来，我们将详细介绍FACTS新装置及其在电力系统潮流分析中的作用。

一、FACTS新装置的概念及分类FACTS全称为灵活交流输电系统（Flexible Alternating Current Transmission Systems），是一种用于调节电力输电过程中的电压和潮流的控制系统。

FACTS新装置通过调节输电线路的阻抗，来改变输电线路的电阻、电感与电容等参数，从而控制电力系统中的潮流和电压的分布。

其目的是调节电力系统中的潮流和电压，提升电力系统的运行效率和可靠性。

FACTS新装置通常分为四大类：静态无功补偿（STATCOM）、静态同步补偿（SSSC）、灵活交流输电系统（FACTS Controller）和灵活交流输电系统（UPFC）。

其中，静态无功补偿和静态同步补偿主要负责干扰低频的电压波动。

灵活交流输电系统（FACTS Controller）和灵活交流输电系统（UPFC）则用于提高电力系统的从容性、降低线路的损耗和提高输电能力。

二、FACTS新装置在电力系统中的作用FACTS新装置在电力系统中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 控制输电系统中的电压和潮流FACTS新装置的主要作用是调节输电线路的阻抗，从而控制电力系统中的潮流和电压的分布，提升电力系统的运行效率和可靠性。

2. 降低线路的损耗使用FACTS新装置能够降低电力系统中的损耗，并减少输电线路的电阻和电容的耗能。

这样可以降低输电损耗，提高电力系统的经济性。

3. 提高电力系统的稳定性和安全性使用FACTS新装置能够提高电力系统的稳定性和安全性，避免电力系统中的过电流和过电压等风险。

FACTS新装置用于电力系统潮流分析汪玉凤，李姿，宋巍，赫飞（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）摘要：介绍FACTS装置的定义和功能、发展过程, 对最新发展的GUPFC和IPFC装置进行了阐述，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：FACTS；电力系统；潮流分析；GUPFC；IPFC中图分类号：TM711 文献标识码：A0 引言随着我国国民经济的快速发展，电力工业在各方面都取得了辉煌的成就。

但是，电力系统的快速发展也暴露出了一定的缺陷，这就给电力系统的控制技术和安全防御技术提出了很大的挑战。

新型控制技术FACTS 的诞生是提高复杂电力系统运行和经济效益的新型强大工具，它已成为大型电力系统中不可或缺的控制技术，也为电力系统潮流分析的新发展提供了技术上的保障。

1 FACTS装置FACTS（Flexible Alternating Current Transmission System），即灵活交流输电系统，是美国著名电力专家N.G.Hingorani博士于1986年提出的，FACTS技术在电力系统中已显出极为广泛的应用前景。

它应用电力电子技术的最新成就，以实现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性、可靠性。

2 FACTS装置的换代发展FACTS装置发展的背景是基于输电线的需要、电力电子技术和元器件的发展支持、已有FACTS技术产品的研制和运行经验的积累等4个方面。

FACTS装置逐步发展成多种多样，其发展示意图如图1所示。

第一代FACTS装置是从20多年前出现的SVC开始的。

第一代FACTS装置是晶闸管控制的串联电容器（TCSC），它利用SCR 控制串接在输电线中的电容器组，以控制线路阻抗，提高输送能力；第二代FACTS装置包括STATCOM和SSSC，同样具有第一代装置具有的支持电压和控制功率等功能，但在外部回路中不需要大型的电力设备，以电子回路模拟出电抗器或电容器的作用；第三代FACTS装置是将两台或多台控制器复并联联接，串并联联接图1 主要输电型FACTS控制器的运行功能和换代发展示意图Fig. 1 Main FACTS controller function and its update development schematic drawing合成一组FACTS装置，并使其具有一个共同的统一的控制系统。

电力电子技术在电力系统电能利用中的应用随着电力供需矛盾逐渐加剧和对能源可持续发展的迫切需求，电力电子技术逐渐成为电力系统中的核心技术。

本文将探讨电力电子技术在电力系统电能利用中的应用。

一、电力电子技术概述电力电子技术是应用电子技术在电力系统中的一种新技术，通过将电力与电子技术结合，实现电能的调节、变换和控制。

电力电子技术广泛应用于电力系统中的输电、配电和用电环节，具有高效、可靠、灵活等优点。

二、电力电子技术在输电环节中的应用1. 高压直流输电（HVDC）通过高压直流输电技术，可以将电能从远距离输送到需求较远的地区，有效解决了传统交流线路输电损耗大的问题。

高压直流输电系统借助电力电子变流器实现输电线路的直流与交流之间的转换，提高了电能输送的效率和稳定性。

2. 柔性交流输电（FACTS）柔性交流输电技术利用电力电子装置（如静止无功补偿器、静止有功补偿器等）对电力系统进行精确的控制，可以实现对电流、电压、无功功率等多个参数的调节，提高了电能的传输能力和传输质量。

三、电力电子技术在配电环节中的应用1. 电力电子变压器电力电子变压器是利用电力电子技术实现的一种新型变压器，具有体积小、重量轻、效率高等特点。

电力电子变压器可实现电压、频率等参数的精确调节，提高了电能在配电系统中的利用效率。

2. 无功补偿装置无功补偿装置是通过电力电子技术实现的一种装置，用于在配电系统中实现对无功功率的补偿。

通过控制电力电子装置，可以实时调节电网的无功功率，维护电力系统的电压稳定性和功率因数。

四、电力电子技术在用电环节中的应用1. 电力电子变频器电力电子变频器通过电力电子技术将交流电转换成可调频率和可调幅度的交流电，广泛应用于电机驱动系统中。

电力电子变频器可以根据负载需求实时调整电机的转速和运行状态，提高了电能利用的灵活性和效率。

2. 光伏逆变器光伏逆变器是将光伏电池组发出的直流电转换为交流电的装置。

光伏逆变器利用电力电子技术实现对太阳能电池组输出电能的控制和调整，使其能够与电网中的交流电同步运行，实现对太阳能电能的高效利用。

FACTS装置总结FACTS(灵活交流输电系统)是一种先进的电力输电技术，可以通过控制输电系统中电流、电压和功率等参数来实现对电网的灵活控制。

FACTS 装置能够提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，对电力系统的运行具有重要的意义。

下面是对FACTS装置的总结。

首先，FACTS装置可以改善输电系统的稳定性。

通过控制电流和电压等参数，FACTS装置能够有效地抑制传输线路的电压震荡、电流振荡和功率波动等现象，从而提高电力系统的稳定性。

尤其是在电力系统发生故障或其他异常情况时，FACTS装置能够快速响应并调整电网的运行状态，保证电力系统的稳定运行。

其次，FACTS装置可以提高电力系统的可靠性。

传统的电力系统往往存在功率损耗大、容量利用率低、线损较多等问题，而FACTS装置通过优化电力系统的运行参数，可以减小电网的功率损耗和线损，提高电力系统的输电能力和可靠性。

此外，FACTS装置还可以降低电力系统的故障概率和故障电压水平，提高电力系统的可靠性和抗干扰能力。

再次，FACTS装置可以提高电力系统的经济性。

通过对电力系统的灵活控制，FACTS装置能够实现线路的最优功率流分配和控制，使得电网的运行更加高效和经济。

此外，FACTS装置还可以减小电力系统的能耗，降低电网的运行成本，提高电力系统的经济效益。

因此，引入FACTS装置可以在一定程度上减轻电力系统的运行负荷，提升电力系统的经济效益。

最后，FACTS装置在电力系统的环境保护方面也具有重要意义。

传统的电力系统往往存在电磁辐射、噪声污染等环境问题，而FACTS装置往往通过数字控制和无铁心变压器等技术手段，可以有效地减少电磁辐射和噪声污染，提高电力系统的环境友好性。

总结起来，FACTS(灵活交流输电系统)是一种先进的电力输电技术，通过控制电流、电压和功率等参数，可以提高电力系统的稳定性、可靠性和经济性，对电力系统的运行具有重要的意义。

FACTS装置能够改善电力系统的稳定性，提高电力系统的可靠性和经济性，同时也具备环境保护的优势。

电气工程中电力电子技术的应用现状与前景在当今的电气工程领域，电力电子技术犹如一颗璀璨的明星，发挥着至关重要的作用。

它不仅极大地改变了电能的变换、控制和应用方式，还为电气工程的发展带来了前所未有的机遇和挑战。

电力电子技术是一门利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

其核心在于通过对半导体器件的精确控制，实现电能形式的转换，如交流到直流、直流到交流、直流到直流以及交流到交流等。

这些转换过程在电气工程的各个领域都有着广泛而深入的应用。

在电力系统中，电力电子技术的应用可谓是无处不在。

高压直流输电（HVDC）是其中的一个典型例子。

传统的交流输电方式在长距离、大容量输电时存在诸多限制，如线路损耗大、稳定性差等。

而 HVDC系统通过电力电子换流器将交流电能转换为直流电能进行传输，有效地降低了线路损耗，提高了输电效率和稳定性。

此外，灵活交流输电系统（FACTS）也是电力电子技术在电力系统中的重要应用。

FACTS装置可以快速、灵活地控制电力系统中的潮流、电压和无功功率，增强电力系统的稳定性和可靠性。

在新能源领域，电力电子技术更是扮演着不可或缺的角色。

随着太阳能、风能等可再生能源的快速发展，其发电的间歇性和波动性给电网的接入和稳定运行带来了巨大挑战。

电力电子变换器作为新能源发电系统与电网之间的接口，能够实现电能的高效变换和稳定控制。

例如，在太阳能光伏发电系统中，光伏逆变器将直流电转换为交流电并接入电网；在风力发电系统中，变流器则负责将风机输出的不稳定电能进行变换和控制，以满足电网的要求。

在工业领域，电力电子技术广泛应用于电机调速、电源供应等方面。

交流调速系统取代了传统的直流调速系统，大大提高了电机的运行效率和控制精度。

同时，各种高性能的电源，如不间断电源（UPS）、开关电源等，也都是基于电力电子技术实现的。

这些电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，为工业生产和设备运行提供了可靠的保障。

在交通运输领域，电力电子技术的应用推动了电动汽车和轨道交通的发展。

电力电子在智能电网中扮演什么角色？在当今社会，电力作为支撑我们日常生活和经济发展的关键能源，其供应的稳定性、高效性和智能化变得越来越重要。

智能电网作为电力领域的前沿技术，正引领着电力系统的深刻变革。

而在智能电网的发展进程中，电力电子技术发挥着举足轻重的作用，可以说，它是智能电网实现高效、可靠和智能化运行的关键支撑。

电力电子技术是什么呢？简单来说，它是一门利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

这些电力电子器件，如晶闸管、IGBT 等，能够实现交流电和直流电之间的转换，以及对电压、电流、频率等参数的精确控制。

在智能电网中，电力电子技术首先在发电环节发挥着重要作用。

随着可再生能源的快速发展，如风能和太阳能，其发电具有间歇性和波动性的特点。

为了将这些不稳定的电能有效地并入电网，电力电子装置成为了必不可少的设备。

例如，在风力发电系统中，通过电力电子变频器可以控制风机的转速，使其在不同风速下都能高效发电，并将电能平稳地输送到电网中。

在光伏发电系统中，电力电子逆变器则将直流电转换为交流电，同时实现最大功率点跟踪，以提高发电效率。

在输电环节，电力电子技术更是大显身手。

高压直流输电（HVDC）技术就是一个典型的应用。

通过使用电力电子换流器，将交流电转换为直流电进行远距离输电，可以大大减少输电线路的损耗，提高输电容量和输电距离。

而且，柔性交流输电系统（FACTS）也依赖于电力电子技术，它能够快速、灵活地调节输电线路的参数，如电抗、电压等，从而提高电网的输电能力和稳定性，有效应对电网中的各种故障和扰动。

在配电环节，电力电子技术有助于改善电能质量。

随着电力负荷的多样化和复杂化，电能质量问题日益突出，如电压波动、谐波污染等。

电力电子装置，如动态电压恢复器（DVR）和有源电力滤波器（APF），可以快速检测和补偿电能质量问题，确保用户获得高质量的电能。

此外，固态变压器作为一种新型的配电设备，基于电力电子技术，具有体积小、重量轻、效率高、电能质量好等优点，为未来的配电系统提供了新的解决方案。

电气工程中电力电子技术的创新应用在当今科技飞速发展的时代，电气工程领域取得了显著的进步，其中电力电子技术的创新应用发挥了至关重要的作用。

电力电子技术作为一门新兴的交叉学科，将电子技术、控制技术和电力系统紧密结合，为电气工程的发展注入了强大的动力。

电力电子技术在电力系统中的应用广泛而深入。

首先，在输电领域，高压直流输电（HVDC）技术凭借其高效、灵活的特点成为了远距离、大容量输电的重要手段。

通过电力电子换流器，将交流电能转换为直流电能进行传输，能够大大降低输电损耗，提高输电效率。

同时，柔性交流输电系统（FACTS）也借助电力电子装置实现了对电力系统参数的快速、灵活调节，增强了电力系统的稳定性和可靠性。

在配电环节，电力电子技术同样有着出色的表现。

固态变压器的出现改变了传统变压器的结构和性能，它具有体积小、重量轻、效率高、电能质量好等优点。

而且，电能质量调节器能够有效地治理电能质量问题，如谐波、电压波动和闪变等，为用户提供更加优质、稳定的电能。

电力电子技术在电机驱动领域的创新应用也带来了显著的变革。

交流调速系统逐渐取代了传统的直流调速系统，成为工业生产中的主流。

变频调速技术通过改变电源的频率和电压，实现了对电机转速的精确控制，不仅提高了电机的运行效率，还降低了能耗。

此外，在电动汽车领域，电力电子技术是其核心组成部分。

电动汽车的驱动电机控制系统依赖于高性能的电力电子变换器，以实现高效、可靠的动力输出。

新能源发电领域更是离不开电力电子技术的支持。

太阳能光伏发电和风力发电系统中，电力电子变换器起着关键的作用。

它们将光伏电池板产生的直流电或风机产生的不稳定交流电转换为符合电网要求的电能，并实现最大功率点跟踪（MPPT），提高新能源的利用效率。

储能系统中的双向变换器也依赖电力电子技术，实现电能的存储和释放，平衡电网的供需。

在轨道交通领域，电力电子技术为列车的牵引和制动提供了强大的支持。

牵引变流器能够将电网电能转换为适合列车运行的电能形式，实现列车的高速、平稳运行。

FACTS在抑制次同步振荡中的应用FACTS (灵活交流输电系统) 是由多种电力电子装置组成的系统，能够有效地控制电力系统的电压、电流、功率以及其他特性。

在电力系统中，次同步振荡是一种出现频率低于系统额定频率的振荡现象。

这种振荡可能会导致电力系统的不稳定性和损坏，因此需要进行抑制。

FACTS技术可以帮助电力系统控制次同步振荡，提高系统的可靠性和稳定性。

FACTS在抑制次同步振荡方面的应用主要体现在以下几个方面：1. 动态无功补偿装置(DSTATCOM)DSTATCOM是一种用于控制电网电压和电力质量的设备。

它能够提供动态的无功补偿，调节系统电压，并消除次同步振荡。

DSTATCOM主要通过控制电力系统中的电流来实现此目的。

该技术可在电力系统中实现主频段的电压和功率波动的补偿，从而消除次同步振荡。

2. 静止补偿装置(SVC)静止补偿装置(SVC)是一种能够对电力系统电压和电流波形进行动态调整的设备。

它能够在实时动态地控制电力系统中的电压和电流，并消除次同步振荡。

SVC由多个电子元件组成，其主要目的是降低传输线路阻抗，提高电力系统的稳定性。

3. 小波分析法小波分析法是一种用于处理非平稳信号的方法。

该方法结合了傅立叶分析和时域分析技术，能够有效地处理非平稳的电力系统振荡信号。

小波分析法能够帮助电力系统识别次同步振荡信号，并进行相应的控制。

4. 相位移相装置(PSSE)PSSE是一种用于控制电力系统相位的设备。

它能够改变电力系统相角，消除次同步振荡。

PSSE主要通过对电力系统中的相角进行控制来实现此目的。

该技术能够在电力系统中实现相当灵活的控制，并为电力系统的稳定性提供保障。

总之，FACTS在抑制次同步振荡中具有重要的应用价值。

通过使用这些技术装置和方法，电力系统可以有效地控制次同步振荡，提高电力系统的可靠性和稳定性。

电力系统稳定性分析与控制方法稳定性是电力系统运行中最为重要的一项指标，也是保障电网安全稳定运行的基础。

在电力系统中，稳定性分析旨在评估系统在各种异常工况下的动态响应特性，以及采取相应的控制方法来确保系统的安全稳定性。

本文将对电力系统稳定性的分析方法和控制策略进行探讨，并介绍一些常用的稳定性分析工具和控制方法。

一、稳定性分析方法1. 动态模型建立稳定性分析的第一步是建立系统的动态模型，通常采用微分方程组来描述系统各个组件的动态行为。

常见的动态模型包括发电机模型、传输线模型、负荷模型等。

建立准确的系统动态模型对于稳定性分析至关重要。

2. 平衡点计算稳定性分析中一项重要的工作是计算系统的平衡点，即使得系统各个组件的运行状态满足平衡条件的电压和功率分布。

平衡点的计算可以通过潮流计算方法来实现，常见的方法包括牛顿-拉夫逊法和高斯赛德尔法。

3. 稳定性指标计算稳定性指标是评估系统稳定性的关键指标，常用的指标包括振荡频率、阻尼比、短路电流等。

通过对稳定性指标的计算和分析，可以判断系统的稳定性状况，预测系统可能出现的稳定性问题。

二、稳定性控制方法1. 动态响应调整动态响应调整是一种常用的稳定性控制方法，通过调整发电机的励磁电压和机械功率来提高系统的稳定性。

当系统负荷发生突变或故障时，可以通过增加励磁电压和降低机械功率等措施来提高系统的稳定性。

2. 系统分区控制系统分区控制是一种将大型电力系统划分为多个小区域进行控制的方法。

通过将系统进行分区，可以减少系统频率的波动，降低系统的无序性，提高系统的稳定性。

3. FACTS设备应用柔性交流输电系统（FACTS）是一种在电力系统中采用高压直流传输技术和电力电子装置来控制和调节电力流动的技术。

FACTS设备通过灵活控制电力系统的电压和电流的分布，可以改善系统的稳定性和可靠性。

三、常用稳定性分析工具1. DigSILENT PowerFactoryDigSILENT PowerFactory是一种常用的电力系统稳定性分析软件，能够对电网进行全面的稳定性分析，包括电压稳定性、转子转角稳定性等。