電力前沿技術(shù)----電能質(zhì)量柔性控制裝置(STATCOM)
3.諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,從而使諧波放大,使諧波危害大大增加,甚至引起嚴(yán)重事故。
4.諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作,并會使電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確。
5.諧波對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,輕者產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量;重者導(dǎo)致信息丟失,使通信系統(tǒng)無法正常工作。
二、用戶電力技術(shù)
80年代以來,電力電子學(xué)已逐漸成為一門新興交叉邊緣學(xué)科,與此相對應(yīng)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)也得到迅速發(fā)展。以計(jì)算機(jī)技術(shù)和功率半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)和先導(dǎo),開關(guān)器件功率處理能力和切換速度有了顯著提高。采用電力電子裝置等高新技術(shù),在高效使用電能上已越來越多地被人們所認(rèn)識。
用戶電力技術(shù)(custompower)是美國電力科學(xué)研究院(epri)的n.g.hingorani博士繼在1986年提出柔性交流輸電技術(shù)(flexibleactransmissionsystem,簡稱facts)之后,于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量問題提出的新概念。其主要內(nèi)容是:對供電質(zhì)量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
facts技術(shù)和用戶電力技術(shù)都是以大功率可控硅為基礎(chǔ),與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)技術(shù)相比具有精確、快速、靈活等特點(diǎn),是解決電能質(zhì)量問題的有效手段。根據(jù)解決問題的出發(fā)點(diǎn)不同,這兩種技術(shù)分屬于系統(tǒng)側(cè)技術(shù)與用戶側(cè)技術(shù)。柔性輸電裝置側(cè)重于輸電系統(tǒng),具有工作電壓高,裝置容量大等特點(diǎn),其功能常常是為滿足一個(gè)區(qū)域的多數(shù)用戶而設(shè)計(jì)的;用戶電力裝置側(cè)重于配電系統(tǒng),具有工作電壓低,裝置容量小等特點(diǎn),其功能往往是根據(jù)少數(shù)用戶的要求而設(shè)計(jì)的。盡管兩種技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)不同,使用目的和經(jīng)濟(jì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同,但是在使電網(wǎng)高度柔性化,提高輸電能力的效果上是一樣的。有些裝置甚至既可以用于輸電網(wǎng),又可以用于配電網(wǎng),例如有源濾波裝置(activepowerfilter)和同步并聯(lián)補(bǔ)償器(statcom)等等。因此可以把柔性輸電技術(shù)與用戶電力技術(shù)看作同一種技術(shù)在電力系統(tǒng)不同方面的應(yīng)用。
根據(jù)工作原理,用戶電力技術(shù)可以分為基于半可控器件-晶閘管的,利用其開關(guān)特性調(diào)節(jié)無源器件如電容和/或電抗的等效阻抗,以達(dá)到改變系統(tǒng)參數(shù)的目的的第一代阻抗調(diào)節(jié)型控制器,如svc和tcsc等。以及以全可控器件如igbt,gto等所構(gòu)成的電壓和電流源變流器所產(chǎn)生的同步電壓(或電流)來對系統(tǒng)的電壓和電流進(jìn)行控制的第二代同步電源控制器,如同步并聯(lián)補(bǔ)償器statcom,同步串聯(lián)補(bǔ)償器和統(tǒng)一潮流控制器upfc等。上述在輸電系統(tǒng)中得到迅速發(fā)展和經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)的控制器實(shí)際上均可以有效地應(yīng)用于配電系統(tǒng)。
目前,facts已被國內(nèi)外一些權(quán)威的專家預(yù)測為電力系統(tǒng)“新時(shí)代的三項(xiàng)支撐技術(shù)(柔性交流輸電技術(shù)、先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)技術(shù)和綜合自動化技術(shù))之一”,和“現(xiàn)代電力系統(tǒng)中三項(xiàng)具有變革性影響的前沿課題(柔性交流輸電技術(shù),智能控制和基于gps的動態(tài)安全分析與監(jiān)測系統(tǒng))之一”。
facts采用電子式的開關(guān)操作,無機(jī)械磨損,速度快(毫秒級);既可以斷續(xù)調(diào)節(jié),也可以連續(xù)調(diào)節(jié)被控系統(tǒng)的參數(shù)。這些特點(diǎn)可大大提高控制的靈活性,對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、動態(tài)品質(zhì)的提高是有益的。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題一般僅是關(guān)注系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)情況下是否供電可靠,事實(shí)上,對于大部分傳統(tǒng)設(shè)備來說,短時(shí)間的電壓電流變化對設(shè)備的影響不大,甚至當(dāng)供電在一定范圍內(nèi)變化的情況下也可以保證工作。但隨著電子和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,企業(yè)中自動生產(chǎn)線、精密加工工業(yè)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)使用日益廣泛,家庭用戶和商業(yè)用戶中計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)等現(xiàn)代化辦公設(shè)備使用也越來越普遍,供電系統(tǒng)故障或電能質(zhì)量惡化很可能會帶來極為嚴(yán)重的影響,因此現(xiàn)在用戶對電能質(zhì)量的要求要遠(yuǎn)比以前嚴(yán)格。對于敏感的電力電子設(shè)備或信息設(shè)備來說,即使幾個(gè)周期的供電中斷,或電壓跌落都將影響這些設(shè)備的正常工作,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于用戶要求的提高,保證用戶的供電質(zhì)量就成為一個(gè)非常重要而困難的課題,比如一次雷擊都會影響在方圓幾千平方公里內(nèi)任一敏感負(fù)荷的正常運(yùn)行,因此要保證用戶的電能質(zhì)量依靠傳統(tǒng)的設(shè)備和方法是不行的。
facts的提出在全世界引起很大反響,各國的電力研究機(jī)構(gòu)、高等院校和制造廠家都開展了這方面的研究工作。美國、日本及歐洲一些發(fā)達(dá)國家已投入大量資金和人力進(jìn)行研究開發(fā),包括對現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)的評估、硬件設(shè)備的開發(fā)及facts裝置在電力系統(tǒng)中的配置應(yīng)用等。國際大網(wǎng)絡(luò)會議(cigre)也于1990年成立了相應(yīng)的專門研究小組,并多次召開專門的國際性學(xué)術(shù)會議。
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