柔性交流输电技术在智能电网中的应用

芦浩 付继超 尹河

摘要：智能电网需要输变电系统满足灵活调节、高效输送、稳定可靠这三点，而考虑到柔性交流输电技术能为电网快速、连续和精准的控制响应及优化潮流提供实现的可能，同时也有助于充分发挥出智能电网的潜力，故在我国智能电网建设中采用经济有效的柔性交流输电技术是必然趋势。现对可应用在智能电网中的柔性交流输电设备进行了阐述，重点介绍了目前新一代的柔性交流输电设备，提出了未来应用柔性交流输电技术仍需解决的问题。

关键词：智能电网;柔性交流输电;潮流控制

对于电网建设而言，智能电网的发展已经逐渐成熟，而输变电技术在不断进步发展的同时，也被应用于电网建设之中，同时输变电技术的高技术含量和系统强度，以及超高的协作性使其在智能电网中也发挥出重要的作用。智能电网中输变电技术的广泛运用，大幅增强了智能电网的安全稳定性，提高了智能电网的用电效率，同时也使得智能电网的复杂性得以降低。

1 柔性交流输电技术

普遍意义上的输变电技术是指在电网中，涉及到电网的运行以及安全状态的所有相关技术，这些技术在电网中通过对电力能源的输送和对电压的调节，保证电网的正常稳定运行。近年来随着输变电技术开发研究方面的不断投入，输变电技术的高技术含量越来越高。输变电技术与信息化技术相结合，不仅可以为电网系统的运行提供高技术支持，保证电网运行的安全稳定性，同时使得电网中运送的电力能源的有效利用率也不断提高。在智能电网中，输变电技术可以发挥重大作用的空间还很大，在促进智能电网建设方面能够起到不可替代的重要作用。柔性交流输电技术简称FACTS技术，所谓“柔性”意为对电流和电压的可控性。该项技术可以实现对交流电快速灵活的控制，是一项将通信技术和电力电子技术、控制技术和微处理技术综合运用而形成的新兴输变电技术，其对载体的控制主要通过现代智能技术完成。柔性交流输电技术在智能电网中高压线路系统中的运用，为提高电网运行中的输电能力提供了又一种方式。柔性交流输电技术与智能控制技术的结合，能够对电力系统的稳定水平和输电网络的利用率及价值有大幅度的提高作用，同时均衡电网的潮流，并实现对电力能源的节约效应。

2 柔性交流输电技术在智能电网中的应用

柔性交流输电技术主要通过对智能电网中影响电力系统性能的主要运行参数电压、阻抗以及功角进行控制，实现其对输配电系统的可靠可控性及运行性的 改善和提高作用。柔性交流输电技术中对这些变量进行直接控制的是 FACTS 控制器，FACTS 技术将大功率的电力电子元件和微电子技术等运用到电力系统中， 对电网运行中的发电过程、交流输电以及供电系统加以控制，使电网的稳定安全性和节能环保性都大大提高。

2.1 APF

有源电力滤波器简称APF，即Active power filter，是一种新型的电力电子装置，利用有源电力滤波器可以快速地跟踪补偿不同大小与频率的谐波。之所以将其称之为有源，是因为有源电力滤波器相对于无源LC滤波器，只能被动地对大小和频率都固定的谐波进行吸收。有源电力滤波器可以抑制用电载荷在电网系统中运行时出现的有害电压分量和电流分量，防止高次谐波等有害分量对电网系统的污染。有源电力滤波器对电网的综合主动补偿主要是通过PWM电力电子进行脉冲的全控调整占空，进而提供给电网系统极性相反且大小相等的电压或者电流用以补偿。根据电网的运行特点，将有源滤波和电力电子控制以及电路结构技术进行结合，可以实现三相不平衡、长距离线路电压差、高次谐波以及基波正序无功补偿等多项功能， 并且可以依据实际工程应用的具体需求对上述补偿方式进行多种组合。另一方面，为了对用电载荷端进行无功功率的补偿，对高次谐波分量加以抑制，可以将有源电力滤波器和电子元器件电容和电感以及电阻并联，以此提高供电质量。

2.2 SVC（静止无功补偿调控）装置

在输变电系统中广泛运用SVC装置对电压进行调控、补偿吸收无功功率。SVC 即静止无功补偿调控装置，按照SVC装置控制的电子元件的不同将其分为TSR 晶闸管投切容性无功补偿电抗器、TSC 晶闸管投切感性无功补偿电容器以及TCR 晶闸管控制容性无功补偿电抗器。工程实际应用中大多将容性和感性无功补偿电抗器结合运用，例如TCR+TSC 组合方式、TCR+TSC+FC 组合方式以及TCR+FC 组合方式。将适当容量的SVC装置在电网系统中进行设置，有助于对电网中的无功交换及分布式的载荷进行控制，降低输电过程中的线损。

2.3 SVG（静止无功发生）装置

静止无功发生装置（SVG）的内部主要有直流和交流功能单元，其中交流功能单元与系统的补偿相连接在一起。该装置内部的半导体桥式交流器通过合理的切换来控制无功功率发生及吸收，完成按需进行无功功率的动态补偿。同时，SVG 装置通过自身内部的电路转换和对电网系统的运行情况进行实时动态检测，可以实现对无功功率的平滑调控。

2.4 UPFC（统一潮流控制）

统一潮流控制装置的组成单元主要是接线方式不同的串联变化器和并联变化器，并且直流端和同一组电容器进行互联，这样的“背靠背”连接结构可以实 现实时控制调节电网系统，在两个变化器之间有功功率可以双向流通，即有功功率在交流端可以吸收及发出。UPFC 装置主要在电压等级超过220KV的电网系 统进行运用，其两个变化器接入电网系統中后，能够分别产生及吸收无功功率，对电网运行状态进行动态的调控。

结束语：

柔性交流输电技术改变了电网传统的运行方式，促使电 网朝向智能化的方向发展，它能管控智能电网的运行过程，在 智能电网中极具发展的潜力和能力。柔性交流输电技术为实 现智能电网的安全运行，使之具备经济性运行的优势，满足现 代社会的用电需求打下了基础，但同时还有需进一步解决的 问题，有提高的空间，这也是今后FACTS技术发展的方向。

参考文献

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