Wat is die Klassifikasies en Tipes van FACTS-Reguleerders en -Toestelle?
Volgens die tipe verbinding van 'n FACTS-kontroller met die kragstelsel, word dit geklassifiseer as:
Reeksverbonden Kontroller
Skuinsverbonden Kontroller
Gekombineerde Reeks-Reeks Kontroller
Gekombineerde Skuins-Reeks Kontroller
Reeksverbonden Kontrollers
Reekskontrollers voer 'n spanning in reeks met die lynspanning in, tipies deur gebruik te maak van kapasiewe of induktiewe impedansie toestelle. Hulle primêre funksie is om wisselende reaktiewe krag te verskaf of op te neem soos nodig.
Wanneer 'n oordraaglyn swaar belaai is, word die verhoogde reaktiewe kragvraag bevredig deur kapasiewe elemente in die reeks kontroller te aktiveer. Omgekeerd, onder lig belaaiing—waar 'n verminderde reaktiewe kragvraag die ontvangsende spanning laat styg bo die sendingendse spanning—word induktiewe elemente gebruik om oormaatlike reaktiewe krag op te neem, en die stelsel te stabiliseer.
In die meeste toepassings word kapasitors naby die lyn-einde geïnstalleer om vir reaktiewe kragvraag te kompenseer. Algemene toestelle hiervoor sluit Thyristor Geleide Reeks Kapasitors (TCSC) en Statische Sinchroniese Reeks Kompensators (SSSC) in. Die basiese konfigurasie van 'n reeksverbonden kontroller word in die figuur hieronder getoon.
Skuinsverbonden Kontrollers
Skuinsverbonden kontrollers injecteer stroom in die kragstelsel by hul verbindingspunt, deur gebruik te maak van veranderlike impedansies soos kapasitors en inductors—soortgelyk in beginsel aan reeks kontrollers, maar verskil in die verbindingmetode.
Skuinskapasiewe Kompensasie
Wanneer 'n kapasitor in parallel met die kragstelsel geplaas word, word die benadering skuinskapasiewe kompensasie genoem. Oordraaglyne met hoogs induktiewe laste werk tipies by 'n agterblywende kragfaktor. Skuinskapasitors adres hierdie probleem deur stroom te trek wat die bronspanning voorgaan, wat die agterblywende last ophef en die algehele kragfaktor verbeter.
Skuinsinduktiewe Kompensasie
Wanneer 'n inductor in parallel geplaas word, word die metode skuinsinduktiewe kompensasie genoem. Dit word minder algemeen in oordraagnette gebruik, maar word krities vir baie lank lyne: onder geenlast, liglast, of afgeskei lasttoestande, veroorsaak die Ferranti-effek die ontvangsende spanning om die sendingendse spanning te oorskry. Skuinsinduktiewe kompensators (bv. reactors) absorbeer oormaatlike reaktiewe krag om hierdie spanningstoename te verminder.
Voorbeelde van skuinsverbonden kontrollerstelsels sluit Statische VAR Kompensators (SVC) en Statische Sinchroniese Kompensators (STATCOM) in.
Gekombineerde Reeks-Reeks Kontrollers
In multi-lyn oordraagsisteme, gebruik gekombineerde reeks-reeks kontrollers 'n stel onafhanklike reeks kontrollers wat saamwerk. Hierdie konfigurasie maak individuele reeksreaktiewe kompensasie vir elke lyn moontlik, wat gepaste ondersteuning vir elke sirkel verseker.
Verder kan hierdie stelsels regte kragoordrag tussen lyne fasiliteer deur 'n spesifieke kragskakel. Alternatief kan hulle 'n eenheidskontrollerontwerp gebruik waar die DC-terminals van omskakelaars gekoppel is—hierdie opstelling fasiliteer direkte regte kragoordrag na die oordraaglyne. 'n Verteenwoordigende voorbeeld van so 'n stelsel is die Interline Power Flow Controller (IPFC).
Gekombineerde Skuins-Reeks Kontrollers
Hierdie tipe kontroller integreer twee funksionele komponente: 'n skuinskontroller wat spanning in parallel met die stelsel injecteer, en 'n reeks kontroller wat stroom in reeks met die lyn injecteer. Belangrik is dat hierdie twee komponente in gesamentlike optrede werk om algehele prestasie te optimaliseer. 'n Prominente voorbeeld van so 'n stelsel is die Unified Power Flow Controller (UPFC).
Tipes FACTS-toestelle
'n Verskeidenheid FACTS-toestelle is ontwikkel om uiteenlopende toepassingbehoeftes te bevredig. Hier is 'n oorsig van die mees algemeen gebruikte FACTS-kontrollers, gekategoriseer volgens hul funksionele tipe:
Reeks Kompensators:
Skuins Kompensators:
Reeks-Reeks Kompensators:
Skuins-Reeks Kompensators:
Laat ons elke kompensator kort bespreek:
Thyristor Geleide Reeks Kapasitor (TCSC)
TCSC voer kapasiewe reaksie in reeks met die kragstelsel in. Sy kernstruktuur sluit 'n kapasitorbank (samengestel uit verskeie kapasitors in reeks-paralel konfigurasie) in parallel met 'n thyristor-geleide reactor in. Hierdie ontwerp maak glad, veranderlike reeks kapasitasie-aanpassing moontlik.
Thyristors reguleer die stelsel se impedansie deur die vuurhoek te beheer, wat op sy beurt die totale sirkelimpedansie aanpas. 'n Vereenvoudigde blokkdiagram van die TCSC word in die figuur hieronder getoon.
Thyristor Geleide Reeks Reactor (TCSR)
TCSR is 'n reeks kompensator wat glad aanpasbare induktiewe reaksie verskaf. Sy ontwerp is analoog aan die TCSC, met die hoofverskil dat die kapasitor vervang word deur 'n reactor.
Die reactor hou op met geleiding wanneer die thyristor vuurhoek 180° bereik, en begin geleiding wanneer die vuurhoek minder as 180° is. 'n Basiese diagram van die Thyristor Geleide Reeks Reactor (TCSR) word in die figuur hieronder getoon.
Thyristor Gestuurde Reeks Kapasitor (TSSC)
TSSC is 'n reeks kompensasietegniek soortgelyk in beginsel aan TCSR, maar met 'n belangrike operasionele verskil: terwyl TCSR kragbeheer bereik deur thyristor vuurhoeke te pas (wat stapsgewyse regulering moontlik maak), werk TSSC thyristors in 'n eenvoudige "aan/af" modus sonder vuurhoek-aanpassing. Dit beteken die kapasitor is of volledig verbonden met of volledig ontkoppel van die lyn.
Hierdie vereenvoudigde operasie verminder die kompleksiteit en koste van sowel die thyristors as die algehele kontroller. Die basiese diagram van TSSC is identies aan dié van TCSC.
Statische Sinchroniese Reeks Kompensator (SSSC)
SSSC is 'n reeks kompensasietoestel wat in oordraagsisteme gebruik word om kragvloei te reguleer deur die ekwivalente impedansie van die lyn te beheer. Sy uitvoerspanning is volledig beheersbaar en onafhanklik van die lynstroom—deur hierdie uitvoerspanning te pas, kan die lyn se effektiewe impedansie presies gemoduleer word.
Funksioneel handel SSSC soos 'n statiese sinchroniese generator wat in reeks met die oordraaglyn geplaas is. Sy kerndoel is om die spanningval oor die lyn aan te pas, en dus die kragvloei te beheer. SSSC injecteer 'n spanning wat in kwadratuur (90° faseverskuiwing) met die lynstroom is: indien die ingespotte spanning die stroom voorgaan, verskaf dit kapasiewe kompensasie; indien dit die stroom agterloop, verskaf dit induktiewe kompensasie. 'n Basiese diagram van die Statische Sinchroniese Reeks Kompensator word in die figuur hieronder getoon.
Statische VAR Kompensator (SVC)
'n Statische VAR Kompensator (SVC) bestaan uit 'n vaste kapasitorbank in parallel met 'n thyristor-geleide inductor. Die thyristor se vuurhoek reguleer die reaktor se operasie, en beheer dus die spanning oor die inductor—en dus die hoeveelheid krag wat dit opneem.
Hierdie konfigurasie maak dit moontlik vir SVC om die reaktiewe krag-uitset dinamies aan te pas, die spanning te stabiliseer en die kragfaktor in die oordraagsisteem te verbeter. 'n Basiese diagram van die Statische VAR Kompensator word in die figuur hieronder getoon.
Statische VAR Kompensator (SVC) Toepassings
SVCs is veelzijdige toestelle wat gebruik word om die prestasie van kragstelsels te verbeter, met sleutelfunksies insluitend:
Hulle word ook wyd in industriële instellings gebruik vir reaktiewe kragbestuur en kragkwaliteitverbetering. Hier is 'n oorsig van die mees algemene SVC-konfigurasies:
Thyristor Geleide Reactor (TCR)
'n TCR bestaan uit 'n reactor in reeks met 'n thyristor ventiel—spesifiek, twee thyristors in anti-paralel verbonden. Hierdie thyristors geleid wisselend tydens elke halfring van die AC-kragvoorsiening, met 'n beheerkring wat vuurpulsies aan die thyristors elke halfring lewer.
Die thyristor vuurhoek bepaal die hoeveelheid agterblywende reaktiewe krag wat aan die stelsel verskaf word. TCRs word algemeen in EHV (Ekstra Hoë Spanning) oordraaglyne geïmplementeer, waar hulle reaktiewe kragkompensasie verskaf tydens ligbelaaibare of geenlaai toestande. 'n Basiese diagram van 'n Thyristor Geleide Reactor word in die figuur hieronder getoon.
Thyristor Gestuurde Kapasitor (TSC)
Onder swaar belaai toestande, skiet die vraag na reaktiewe krag op—en Thyristor Gestuurde Kapasitors (TSCs) is ontwerp om hierdie verhoogde vraag te bevredig. Hulle word algemeen in EHV-oordraaglyne gedurende periodes van hoë belaai geïmplementeer.
TSC deel 'n soortgelyke strukturele beginsel met TCR, maar met 'n belangrike komponentverwisseling: die reactor in TCR word vervang deur 'n kapasitor. Soos TCR, reguleer TSC die hoeveelheid reaktiewe krag wat aan die oordraaglyn verskaf word deur die thyristor vuurhoek aan te pas. 'n Basiese diagram van die Thyristor Gestuurde Kapasitor (TSC) word in die figuur hieronder getoon.
Thyristor Gestuurde Reactor (TSR)
TSR is struktureel soortgelyk aan die Thyristor Geleide Reactor (TCR) maar verskil in operasie: terwyl TCR stroom pas deur thyristor vuurhoeke te beheer (wat fasebeheer moontlik maak), werk TSR thyristors in 'n binêre "aan/af" modus sonder fasebeheer. Dit beteken die reactor is of volledig verbonden met die sirkel of volledig ontkoppel.Die afwesigheid van vuurhoekregulering vereenvoudig die ontwerp, verlaag thyristorkoste en verminder skakelverliese. Die basiese diagram van 'n TSR is identies aan dié van 'n TCR.
Statische Sinchroniese Kompensator (STATCOM)
STATCOM is 'n krag-elektronika gebaseerde spanningsbrondraaier (VSC) wat die prestasie van oordraagsisteme reguleer deur reaktiewe krag te verskaf of op te neem—en kan ook aktiewe kragondersteuning bied wanneer nodig. Dit is veral effektief in oordraaglyne met swak kragfaktor en spanningregulerings, wat dit 'n wyd gebruikte toestel maak om spanningstabiliteit in kragstelsels te verbeter.
STATCOM werk deur 'n gelade kapasitor as sy DC-ingangsbron te gebruik, wat na drie-fase AC-spanning omskakel word deur middel van 'n spanningsgeleide omskakelaar. Die omskakelaar-uitset is gesinkroniseer met die AC-kragstelsel, en die toestel is in skuins met die oordraaglyn verbonden deur 'n skakeltransformateur. Deur die omskakelaar-uitset aan te pas, kan die reaktiewe (en aktiewe) krag wat deur STATCOM verskaf word, presies beheer word. 'n Basiese diagram van STATCOM word in die figuur hieronder getoon.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IPFC is 'n kompensasietegniek ontwerp vir multi-lyn oordraagsisteme, met verskeie omskakelaars wat via 'n gemeenskaplike DC-bus gekoppel is—elke omskakelaar verbind met 'n aparte oordraaglyn.
'n Sleutelvermoë van hierdie omskakelaars is regte kragoordrag, wat dit moontlik maak om beide regte en reaktiewe krag oor gekoppelde lyne te balanseer. Hierdie gesamentlike beheer verhoog die algehele stelsel doeltreffendheid en stabiliteit in multi-lyn netwerke.'n Basiese diagram van die IPFC word in die figuur hieronder getoon.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
UPFC integreer 'n STATCOM (Statische Sinchroniese Kompensator) en 'n SSSC (Statische Sinchroniese Reeks Kompensator) via 'n gedeelde DC-spanningskoppeling, en kombineer hul funksionaliteite in 'n enkele stelsel. Dit gebruik 'n paar drie-fase beheerbogen om stroom te genereer, wat deur 'n skakeltransformateur in die oordraaglyn ingespot word.
UPFC excel in die verbetering van verskeie aspekte van kragstelselprestasie, insluitend spanningstabiliteit, kraghoekstabiliteit, en stelseldemping. Dit kan presies beide aktiewe (regte) en reaktiewe kragvloei in oordraaglyne beheer. Dit werk egter slegs optimaal onder gebalanseerde sinusgolf toestande en mag nie effektief funksioneer tydens abnormal stelseltoestande nie. Verder help UPFC om kragstelseloscillasies te onderdruk en verbeter transiëntstabiliteit. 'n Basiese diagram van die Unified Power Flow Controller (UPFC) word in die figuur hieronder getoon.
