Jakie są klasyfikacje i typy kontrolerów i urządzeń FACTS？
W zależności od typu połączenia kontrolera FACTS z systemem energetycznym, klasyfikuje się go jako:
Kontroler połączony szeregowo
Kontroler połączony bocznie
Złożony kontroler szeregowo-szeregowy
Złożony kontroler boczno-szeregowy
Kontrolery połączone szeregowo
Kontrolery szeregowe wprowadzają napięcie szeregowo do napięcia linii, zwykle wykorzystując urządzenia o impedancji pojemnej lub indukcyjnej. Ich podstawowym zadaniem jest dostarczanie lub absorbowanie zmiennej mocy reaktywnej w miarę potrzeb.
Gdy linia przesyłowa jest mocno obciążona, zwiększone zapotrzebowanie na moc reaktywną jest pokrywane przez aktywację elementów pojemnych w kontrolerze szeregowym. Natomiast przy lekkim obciążeniu, gdzie zmniejszone zapotrzebowanie na moc reaktywną powoduje wzrost napięcia końcowego powyżej napięcia początkowego, wykorzystywane są elementy indukcyjne do absorpcji nadmiarowej mocy reaktywnej, stabilizując tym samym system.
W większości zastosowań kondensatory są montowane w pobliżu końców linii, aby kompensować zapotrzebowanie na moc reaktywną. Wspólnie stosowane urządzenia do tego celu to Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) i Static Synchronous Series Compensators (SSSC). Podstawowa konfiguracja kontrolera połączonego szeregowo przedstawiona jest na poniższym rysunku.
Kontrolery połączone bocznie
Kontrolery połączone bocznie wstrzykują prąd do systemu energetycznego w punkcie połączenia, wykorzystując zmienne impedancje, takie jak kondensatory i cewki – zasada ta jest podobna do kontrolerów szeregowych, ale różni się metodą połączenia.
Kompensacja pojemnościowa boczna
Gdy kondensator jest podłączony równolegle do systemu energetycznego, metoda ta nazywana jest kompensacją pojemnościową boczną. Linie przesyłowe z silnie indukcyjnymi obciążeniami zazwyczaj działają przy opóźnionym czynniku mocy. Kondensatory boczne rozwiązują ten problem, pobierając prąd, który prowadzi napięcie źródła, kompensując opóźnione obciążenie i poprawiając ogólny czynnik mocy.
Kompensacja indukcyjna boczna
Gdy cewka jest podłączona równolegle, metoda ta nazywana jest kompensacją indukcyjną boczną. Jest to rzadziej stosowane w sieciach przesyłowych, ale staje się krytyczne dla bardzo długich linii: w warunkach bez obciążenia, lekkiego obciążenia lub rozłączonym obciążeniem, efekt Ferrantiego powoduje, że napięcie końcowe przekracza napięcie początkowe. Kompensatory indukcyjne boczne (np. reaktory) absorbują nadmiarową moc reaktywną, aby złagodzić ten wzrost napięcia.
Przykładami systemów kontrolerów połączonych bocznie są Static VAR Compensators (SVC) i Static Synchronous Compensators (STATCOM).
Złożone kontrolery szeregowo-szeregowe
W wieloliniowych systemach przesyłowych złożone kontrolery szeregowo-szeregowe wykorzystują zestaw niezależnych kontrolerów szeregowych działających w koordynacji. Ta konfiguracja umożliwia indywidualną kompensację reaktywną każdej linii, zapewniając dostosowaną wsparcie dla każdego obwodu.
Ponadto te systemy mogą ułatwiać transfer mocy czynnej między liniami za pomocą dedykowanego połączenia mocy. Alternatywnie mogą one przyjąć jednolitą konstrukcję kontrolera, w której DC końce przetwornic są połączone – ta konfiguracja bezpośrednio umożliwia transfer mocy czynnej do linii przesyłowych. Przykładem takiego systemu jest Interline Power Flow Controller (IPFC).
Złożone kontrolery boczno-szeregowe
Ten typ kontrolera integruje dwa funkcjonalne komponenty: kontroler boczny, który wstrzykuje napięcie równolegle do systemu, oraz kontroler szeregowy, który wstrzykuje prąd szeregowo do linii. Kluczowe jest to, że te dwa komponenty działają w koordynacji, aby zoptymalizować ogólne działanie. Wybitnym przykładem takiego systemu jest Unified Power Flow Controller (UPFC).
Typy urządzeń FACTS
Została opracowana szeroka gama urządzeń FACTS, aby spełnić różne potrzeby zastosowania. Poniżej przedstawiono przegląd najczęściej używanych kontrolerów FACTS, podzielonych według ich funkcjonalnego typu:
Kompensatory szeregowe:
Kompensatory boczne:
Kompensatory szeregowo-szeregowe:
Kompensatory boczno-szeregowe:
Przyjrzyjmy się teraz każdemu kompensatorowi krótko:
Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC)
TCSC wprowadza reaktancję pojemną szeregowo do systemu energetycznego. Jego podstawowa struktura obejmuje bank kondensatorów (składający się z wielu kondensatorów połączonych szeregowo-równolegle) połączony równolegle z thyristorowym sterowanym reaktorem. Ta konfiguracja umożliwia płynne, zmienną regulację pojemności szeregowej.
Thyristory regulują impedancję systemu, kontrolując kąt odpalania, co z kolei dostosowuje całkowitą impedancję obwodu. Uproszczony diagram blokowy TCSC przedstawiony jest na poniższym rysunku.
Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR)
TCSR to kompensator szeregowy, który zapewnia płynnie regulowaną reaktancję indukcyjną. Jego konstrukcja jest analogiczna do TCSC, z tą różnicą, że kondensator jest zastąpiony reaktorem.
Reaktor przestaje przewodzić, gdy kąt odpalania thyristora osiąga 180°, i zaczyna przewodzić, gdy kąt odpalania jest mniejszy niż 180°. Podstawowy diagram Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR) przedstawiony jest na poniższym rysunku.
Thyristor Switched Series Capacitor (TSSC)
TSSC to technika kompensacji szeregowej podobna zasadowo do TCSR, ale z kluczową operacyjną różnicą: podczas gdy TCSR osiąga kontrolę mocy poprzez dostosowywanie kątów odpalania thyristorów (umożliwiając stopniową regulację), thyristory TSSC działają w prostym trybie "włącz/wyłącz" bez dostosowywania kąta odpalania. To oznacza, że kondensator jest albo peł
