Ano ang mga Klasipikasyon at Uri ng Mga Controller at Device ng FACTS?
Batay sa uri ng koneksyon ng FACTS Controller sa sistema ng enerhiya, ito ay naklase bilang;
Series Connected Controller
Shunt Connected Controller
Combined Series-Series Controller
Combined Shunt-Series Controller
Series-Connected Controllers
Ang mga series controllers ay nagpapakilala ng isang tensyon na serye sa tensyon ng linya, karaniwang gamit ang mga kapasitibong o induktibong impepedansyang aparato. Ang pangunahing tungkulin nito ay magbigay o umabsorb ng baryable na reaktibong kapangyarihan kung kinakailangan.
Kapag ang linya ng transmisyon ay mabigat na napuno, ang tumaas na demand ng reaktibong kapangyarihan ay nasasakop ng pag-activate ng mga kapasitibong elemento sa series controller. Sa kabaligtaran, sa ilalim ng maliwanag na loading—kung saan ang bawas na demand ng reaktibong kapangyarihan ay nagdudulot ng pagtaas ng tensyon sa dulo ng pagtanggap malapit sa tensyon ng dulo ng pagpadala—ginagamit ang mga induktibong elemento upang i-absorb ang labis na reaktibong kapangyarihan, na nagpapatatag ng sistema.
Sa karamihan ng aplikasyon, ang mga kapasitor ay inilalapat malapit sa mga dulo ng linya upang kompensasyon sa demand ng reaktibong kapangyarihan. Ang mga karaniwang aparato para sa layuning ito ay kinabibilangan ng Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) at Static Synchronous Series Compensators (SSSC). Ang pangunahing konfigurasyon ng isang serye-connected controller ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Shunt-Connected Controllers
Ang mga shunt-connected controllers ay nag-inject ng kasalukuyan sa sistema ng enerhiya sa kanilang punto ng koneksyon, gamit ang mga baryable na impepedansiya tulad ng mga kapasitor at indyktor—parehong prinsipyo ng mga series controllers ngunit may kaibahan sa paraan ng koneksyon.
Shunt Capacitive Compensation
Kapag ang isang kapasitor ay konektado sa parallel sa sistema ng enerhiya, ang pamamaraan ay tinatawag na shunt capacitive compensation. Ang mga linya ng transmisyon na may mataas na induktibong load tipikal na gumagana sa lagging power factor. Ang mga shunt capacitors ay sumasagot dito sa pamamagitan ng pag-draw ng kasalukuyan na nangunguna sa tensyon ng pinagmulan, na nag-o-offset sa lagging load at nagpapabuti ng kabuuang power factor.
Shunt Inductive Compensation
Kapag ang isang indyktor ay konektado sa parallel, ang pamamaraan ay kilala bilang shunt inductive compensation. Ito ay mas kaunti ang ginagamit sa mga network ng transmisyon ngunit naging mahalaga para sa mga napakakahaba na linya: sa ilalim ng walang-load, maliwanag na-load, o hindi konektadong load na kondisyon, ang Ferranti effect ay nagdudulot ng tensyon sa dulo ng pagtanggap na lumampas sa tensyon ng dulo ng pagpadala. Ang mga shunt inductive compensators (hal. reactors) ay umabsorb ng labis na reaktibong kapangyarihan upang mapababa itong pagtaas ng tensyon.
Ang mga halimbawa ng mga shunt-connected controller system ay kinabibilangan ng Static VAR Compensators (SVC) at Static Synchronous Compensators (STATCOM).
Combined Series-Series Controllers
Sa mga multi-line transmission systems, ang mga combined series-series controllers ay gumagamit ng isang set ng independent na series controllers na nagtatrabaho nang magkasama. Ang konfigurasyong ito ay nagbibigay ng individual na series reactive compensation para sa bawat linya, na nagse-secure ng suporta na may tailor-fit para sa bawat circuit.
Bukod dito, ang mga sistemang ito ay maaaring magpatuloy ng real power transfer sa pagitan ng mga linya sa pamamagitan ng dedikadong power link. Alternatibo, maaari silang tumanggap ng isang unified controller design kung saan ang DC terminals ng mga converter ay konektado—ang setup na ito ay direktang nagbibigay ng real power transfer sa mga linya ng transmisyon. Ang isang representatibong halimbawa ng ganitong sistema ay ang Interlink Power Flow Controller (IPFC).
Combined Shunt-Series Controllers
Ang uri ng controller na ito ay naglalaman ng dalawang functional component: ang isang shunt controller na nag-inject ng tensyon sa parallel sa sistema, at ang isang series controller na nag-inject ng kasalukuyan sa serye ng linya. Mahalaga, ang dalawang component na ito ay nag-o-operate nang magkasama upang optimisin ang pangkalahatang performance. Ang isang prominenteng halimbawa ng ganitong sistema ay ang Unified Power Flow Controller (UPFC).
Types of FACTS Devices
Ang isang range ng FACTS devices ay nailathala upang tugunan ang iba't ibang application needs. Sa ibaba ay isang overview ng mga pinaka-karaniwang ginagamit na FACTS controllers, na nakategorya batay sa kanilang functional type:
Series Compensators:
Shunt Compensators:
Series-Series Compensators:
Series-Shunt Compensators:
Hayaan nating suriin ang bawat compensator sa maikling pag-uusap:
Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC)
Ang TCSC ay nagpapakilala ng capacitive reactance sa serye ng sistema ng enerhiya. Ang core structure nito ay binubuo ng isang capacitor bank (binubuo ng maraming kapasitor sa serye-parallel configuration) na konektado sa parallel sa thyristor-controlled reactor. Ang disenyo na ito ay nagbibigay ng smooth, variable series capacitance adjustment.
Ang thyristors ay nag-regulate ng impedance ng sistema sa pamamagitan ng pag-control ng firing angle, na sa kanyang pagkakataon ay nag-adjust ng total circuit impedance. Ang isang simplified block diagram ng TCSC ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR)
Ang TCSR ay isang series compensator na nagbibigay ng smoothly adjustable inductive reactance. Ang disenyo nito ay katulad ng TCSC, ang pangunahing pagkakaiba ay ang kapasitor ay pinalitan ng reactor.
Ang reactor ay nag-stop ng conduction kapag ang thyristor firing angle ay umabot sa 180°, at nagsimula ng conduction kapag ang firing angle ay mas mababa sa 180°. Ang isang basic diagram ng Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR) ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Thyristor Switched Series Capacitor (TSSC)
Ang TSSC ay isang series compensation technique na katulad ng prinsipyong TCSR ngunit may key operational difference: habang ang TCSR ay nag-aachieve ng power control sa pamamagitan ng pag-adjust ng thyristor firing angles (na nagbibigay ng stepwise regulation), ang TSSC thyristors ay gumagana sa simple "on/off" mode na walang firing angle adjustment. Ito ibig sabihin ang kapasitor ay buo na konektado sa o buo na hiwalay mula sa linya.
Ang simplified operation na ito ay nagbabawas ng complexity at cost ng parehong thyristors at ng overall controller. Ang basic diagram ng TSSC ay identikal sa TCSC.
Static Synchronous Series Compensator (SSSC)
Ang SSSC ay isang series compensation device na ginagamit sa mga sistema ng transmisyon upang reguluhin ang flow ng kapangyarihan sa pamamagitan ng pag-control ng equivalent impedance ng linya. Ang output voltage nito ay buo na controllable at independent sa line current—sa pamamagitan ng pag-adjust ng output voltage, ang effective impedance ng linya ay maaaring precise na modulated.
Functionally, ang SSSC ay gumagana tulad ng isang static synchronous generator na konektado sa serye ng linya ng transmisyon. Ang pangunahing layunin nito ay i-adjust ang voltage drop sa linya, na sa kanyang pagkakataon ay nag-control ng flow ng kapangyarihan. Ang SSSC ay nag-inject ng isang voltage na nasa quadrature (90° phase shift) sa line current: kung ang injected voltage ay nangunguna sa current, ito ay nagbibigay ng capacitive compensation; kung ito ay nangagtago sa current, ito ay nagbibigay ng inductive compensation. Ang isang basic diagram ng Static Synchronous Series Compensator ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Static VAR Compensator (SVC)
Ang Static VAR Compensator (SVC) ay binubuo ng isang fixed capacitor bank na konektado sa parallel sa isang thyristor-controlled inductor. Ang firing angle ng thyristor ay nag-regulate ng operasyon ng reactor, na direkta rin ang kontrol sa voltage sa ibabaw ng inductor—at kaya ang amount ng kapangyarihan na ito ay umaabsorb.
Ang konfigurasyong ito ay nagbibigay ng SVC na dynamic na adjust ang reactive power output, na nagpapatatag ng voltage at nagpapabuti ng power factor sa sistema ng transmisyon. Ang isang basic diagram ng Static VAR Compensator ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Static VAR Compensator (SVC) Applications
Ang SVCs ay versatile na mga aparato na ginagamit upang mapabuti ang performance ng sistema ng kapangyarihan, na may key functions na kasama ang:
Ang mga ito ay malawak din ang ginagamit sa mga industriyal na setting para sa reactive power management at pagpapabuti ng kalidad ng kapangyarihan. Sa ibaba ay isang overview ng mga pinaka-karaniwang SVC configurations:
Thyristor Controlled Reactor (TCR)
Ang TCR ay binubuo ng isang reactor na konektado sa serye sa isang thyristor valve—partikular, dalawang thyristors na konektado sa anti-parallel. Ang mga thyristors ay conduct alternately sa bawat half-cycle ng AC power supply, na may control circuit na nag-deliver ng firing pulses sa thyristors sa bawat half-cycle.
Ang thyristor firing angle ay nagdetermina ng amount ng lagging reactive power na ibinibigay sa sistema. Ang TCRs ay malawak na ginagamit sa EHV (Extra High Voltage) transmission lines, kung saan ito ay nagbibigay ng reactive power compensation sa ilalim ng light-load o no-load conditions. Ang isang basic diagram ng Thyristor Controlled Reactor ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Thyristor Switched Capacitor (TSC)
Sa ilalim ng mabigat na load conditions, ang demand ng reactive power ay tumaas—at ang Thyristor Switched Capacitors (TSCs) ay disenyo upang tugunan ang tumaas na demand. Sila ay malawak na ginagamit sa EHV transmission lines sa panahon ng mataas na load.
Ang TSC ay may katulad na structural principle ng TCR, ngunit may key component swap: ang reactor sa TCR ay pinalitan ng isang kapasitor. Tulad ng TCR, ang TSC ay nag-regulate ng amount ng reactive power na ibinibigay sa linya ng transmisyon sa pamamagitan ng pag-adjust ng thyristor firing angle. Ang isang basic diagram ng Thyristor Switched Capacitor (TSC) ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Thyristor Switched Reactor (TSR)
Ang TSR ay structurally similar sa Thyristor Controlled Reactor (TCR) ngunit may kaibahan sa operasyon: habang ang TCR ay nag-adjust ng current sa pamamagitan ng pag-control ng thyristor firing angles (na nagbibigay ng phase control), ang TSR thyristors ay gumagana sa binary "on/off" mode na walang phase control. Ibig sabihin, ang reactor ay buo na konektado sa circuit o buo na hiwalay.Ang absence ng firing angle regulation ay nag-simplify ng disenyo, na nagbabawas ng cost ng thyristor at minimizes switching losses. Ang basic diagram ng TSR ay identical sa TCR.
Static Synchronous Compensator (STATCOM)
Ang STATCOM ay isang power electronics-based voltage source converter (VSC) na nagregulate ng performance ng sistema ng transmisyon sa pamamagitan ng pagbibigay o pag-absorb ng reactive power—at maaari ring magbigay ng active power support kung kinakailangan. Ito ay partikular na epektibo sa mga linya ng transmisyon na may mahina na power factor at voltage regulation, kaya ito ay malawak na ginagamit na aparato para sa pagpapabuti ng voltage stability sa mga sistema ng kapangyarihan.
Ang STATCOM ay gumagana gamit ang isang charged capacitor bilang DC input source, na inconvert sa three-phase AC voltage sa pamamagitan ng voltage-controlled inverter. Ang output ng inverter ay synchronized sa AC power system, at ang aparato ay konektado sa shunt sa linya ng transmisyon sa pamamagitan ng coupling transformer. Sa pamamagitan ng pag-adjust ng output ng inverter, ang reactive (at active) power na ibinibigay ng STATCOM ay maaaring precise na controlled. Ang isang basic diagram ng STATCOM ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
Ang IPFC ay isang compensation technique na disenyo para sa multi-line transmission systems, na may maraming converters na linked via a common DC bus—bawat converter ay konektado sa hiwalay na linya ng transmisyon.
Ang isang key capability ng mga converters na ito ay real power transfer, na nagbibigay ng balanse sa parehong real at reactive power sa interconnected lines. Ang coordinated control na ito ay nagpapabuti ng overall system efficiency at stability sa multi-line networks.Ang isang basic diagram ng IPFC ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
Ang UPFC ay nag-integrate ng isang STATCOM (Static Synchronous Compensator) at isang SSSC (Static Synchronous Series Compensator) sa pamamagitan ng isang shared DC voltage link, na nag-combine ng kanilang mga functionality sa isang sistema. Ito ay gumagamit ng isang pair ng three-phase controllable bridges upang bumuo ng current, na ininject sa linya ng transmisyon sa pamamagitan ng coupling transformer.
Ang UPFC ay epektibo sa pagpapabuti ng maraming aspeto ng performance ng sistema ng kapangyarihan, kasama ang voltage stability, power angle stability, at system damping. Ito ay maaaring precise na kontrolin ang parehong active (real) at reactive power flow sa linya ng transmisyon. Gayunpaman, ito ay gumagana nang optimal lamang sa ilalim ng balanced sine wave conditions at maaaring hindi gumana epektibo sa panahon ng abnormal system states. Bukod dito, ang UPFC ay tumutulong sa pag-suppress ng mga oscillation ng sistema ng kapangyarihan at nagpapabuti ng transient stability. Ang isang basic diagram ng Unified Power Flow Controller (UPFC) ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
