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。1FACTS装置FACTS（FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystem），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。2FACTS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.1MainFACTScontrollerfunctionanditsupdatedevelopmentschematicdrawing合成一组FACTS装置，并使其具有一个共同的统一的控制系统。一种典型装置就是由一台STATCOM和一台SSSC复合而成的UPFC。它的功能更强大，它以控制线路阻抗、电压或或功角的办法同时控制输电的有功和无功潮流。第三代FACTS装置发展迅速，已出现CSC的原理，其中包括调节双回线潮流的线间潮流控制器（IPFC）、控制多回线路的MCSC以及功能更强大的GUPFC。3线间潮流控制器（IPFC）IPFC是应用电力电子技术的最新发展成果以及现代控制技术实现对交流多线输电系统的参数以至网络结构的灵活快速控制。在实际应用中，被用于实现复杂的潮流控制的多线传输系统中，每个传输线路的长度、电压、容量可能大不相同，IPFC的特点就是它的柔性能适应复杂系统进行一系列补偿和潮流控制的要求，能大幅度提高输电线路的输送能力和电力系统的稳定性、可靠性。3.1IPFC原理IPFC由多个DC/AC换流器组成，便流器的直流侧连接在一起，每个便流器都可以通过连接的线路向直流链路的电容提供有功。在这种结构中，每个变换器为连接的线路提供SSSC串联补偿的同时，还可以实现在补偿线路之间传输有功，以达到柔性控制电网潮流的目的。双线路IPFC的基本结构如图2所示。两个电源逆变器向线路1和线路2注入的电压等效为两个同步电压源¯Vdq1和¯Vdq2，X11、X12分别是线路1和线路2的电抗，¯Vs1、¯Vs2是送电端母线电压，¯Vr1、¯Vr2是图2IPFC原理图Fig.2SchematicdiagramofIPFC受电端母线电压。为了得到两个系统之间的联系，选择系统1可以对有功和无功潮流进行自由控制，¯Vdq1注入电压的幅值控制在0～¯Vdq1max，角度0≤β1≤360°，注入电压与发送端电压共同产生实际的送电端电压¯Vsleff=¯Vs1+¯Vdq1，¯Vsleff−¯Vr1的差值产生补偿电压¯Vx11，由于0≤β1≤360°，β1控制¯Vx11的幅值和相位，电压源SeV1（¯Vdq1）产生的无功分量和有功分量PSeV1将按照β1的正弦函数变化。这个过程为了满足SeV1（¯Vdq1）的有功需求，必须控制SeV2（¯Vdq2），使得有功PSeR2=PSeV1，SeV在线路端交换的有功可以通过直流环...