Kateri so razvrstitve in vrste naprav in regulirnikov FACTS?
Glede na vrsto povezave FACTS nadzornika s sistemom električne energije so ti razvrščeni kot:
V vrsto vključen nadzornik
V vzporedje vključen nadzornik
Kombiniran v-vrsto vključen nadzornik
Kombiniran vzporedno-vrsto vključen nadzornik
V vrsto vključeni nadzorniki
V vrsto vključeni nadzorniki vnesajo napetost v zaporedju z napetostjo črte, običajno z uporabo kapacitivnih ali induktivnih impedančnih naprav. Njihova glavna funkcija je oskrba ali absorpcija spremenljive reaktivne moči, kadar je to potrebno.
Ko je prenosna črta zelo obremenjena, se povečana zahteva za reaktivno moč izpolni s aktiviranjem kapacitivnih elementov v v vrsto vključenem nadzorniku. Na drugi strani, pri lahkem obremenjenju, kjer zmanjšana zahteva za reaktivno moč povzroči, da se končna napetost poviša preko pošiljateljske napetosti, se uporabljajo induktivni elementi za absorpcijo presežka reaktivne moči, kar stabilizira sistem.
V večini aplikacij so kondenzatorji nameščeni blizu krajišč črt, da kompenzirajo zahtevu za reaktivno moč. Znane naprave za ta namen vključujejo Tiristorno kontrolirovan kapacitor v vrsti (TCSC) in Statični sinkronni serijski kompenzator (SSSC). Osnovna konfiguracija v vrsto vključenega nadzornika je prikazana na naslednji sliki.
V vzporedje vključeni nadzorniki
V vzporedje vključeni nadzorniki vstavljajo tok v sistem električne energije na svojem povezovalnem točki, z uporabo spremenljivih impedanc, kot so kondenzatorji in induktorji – na principu podobnem v vrsto vključenim nadzornikom, a se razlikujeta v načinu povezave.
Kapacitivna vzporedna kompenzacija
Ko je kondenzator povezan v vzporedje z sistemom električne energije, se ta pristop imenuje kapacitivna vzporedna kompenzacija. Prenosne črte z visoko induktivnimi obremenitvami običajno delujejo pri zaostalega faktorja moči. Vzporedni kondenzatorji rešujejo to, tako da privlače tok, ki vodi napetost viru, odškodovanje zaostalega obremenitve in izboljšanje celotnega faktorja moči.
Induktivna vzporedna kompenzacija
Ko je induktor povezan v vzporedje, se metoda imenuje induktivna vzporedna kompenzacija. Ta je manj pogosto uporabljen v prenosnih omrežjih, ampak postane ključna za zelo dolge črte: pri brezobremenjenju, lahkem obremenjenju ali odvezanem obremenju, Ferranti učinek povzroči, da se končna napetost preseže pošiljateljsko napetost. Vzporedni induktivni kompenzatorji (npr. reaktorji) absorpirajo presežek reaktivne moči, da zmanjšajo to povišanje napetosti.
Primeri vzporedno povezanih sistemov nadzornikov vključujejo Statični VAR kompenzator (SVC) in Statični sinkronni kompenzator (STATCOM).
Kombinirani v-vrsto vključeni nadzorniki
V sistemih s prenosom po več črtah kombinirani v-vrsto vključeni nadzorniki uporabljajo nabor neodvisnih v vrsto vključenih nadzornikov, ki delujejo v koordinaciji. Ta konfiguracija omogoča posamezno serijsko reaktivno kompenzacijo za vsako črto, kar zagotavlja prilagojeno podporo za vsako vezavo.
Nadalje lahko ti sistemi omogočijo prenos realne moči med črtami preko posvečene povezave moči. Alternativno pa lahko sprejmejo enotno dizajn nadzornika, kjer so DC terminali pretvornikov mešani – ta nastavitev neposredno omogoča prenos realne moči na prenosne črte. Predstavni primer takšnega sistema je Interline Power Flow Controller (IPFC).
Kombinirani vzporedno-vrsto vključeni nadzorniki
Ta vrsta nadzornika združuje dva funkcionalna komponenta: vzporedni nadzornik, ki vstavi napetost vzporedno s sistemom, in v vrsto vključen nadzornik, ki vstavi tok v zaporedju s črto. Ključno je, da ta dva komponenta delujeta v skladu, da optimizirata skupno delovanje. Izstopajoči primer takšnega sistema je Unified Power Flow Controller (UPFC).
Vrste FACTS naprav
Za različne potrebe so bile razvite različne FACTS naprave. Spodaj je pregled najpogosteje uporabljenih FACTS nadzornikov, razdeljenih glede na njihovo funkcionalno vrsto:
Serijski kompenzatorji:
Vzporedni kompenzatorji:
V-vrsto vključeni kompenzatorji:
Vzoredno-vzoredni kompenzatorji:
Poglejmo vsakega kompenzatorja krateče:
Tiristorno kontrolirovan serijski kondenzator (TCSC)
TCSC vpelje kapacitivno reaktivnost v zaporedje z sistemom električne energije. Njegova osnovna struktura vključuje banko kondenzatorjev (sastavljeno iz več kondenzatorjev v zaporedno-paralelno konfiguracijo), povezano vzporedno z tiristorno kontrolirovanim reaktorjem. Ta dizajn omogoča gladko, spremenljivo serijsko kapacitivno prilagoditev.
Tiristorji regulirajo impedanco sistema z nadzorom ugla paljenja, kar na vrsti prilagaja skupno impedanco cirkvita. Poenostavljena blokovna shema TCSC je prikazana na naslednji sliki.
Tiristorno kontrolirovan serijski reaktor (TCSR)
TCSR je serijski kompenzator, ki zagotavlja gladko prilagodljivo induktivno reaktivnost. Njegov dizajn je analogičen TCSC, z ključno razliko, da je kondenzator zamenjan z reaktorjem.
Reaktor ustavi provodnost, ko doseže ugol paljenja tiristorja 180°, in začne provajati, ko je ugol paljenja manjši od 180°. Osnovna shema Tiristorno kontrolirovanega serijskga reaktorja (TCSR) je prikazana na naslednji sliki.
Tiristorno preklopljen serijski kondenzator (TSSC)
TSSC je serijski kompenzacijski pristop, podoben TCSR, a z ključno operacijsko razliko: medtem ko TCSR doseže nadzor moči z prilagajanjem ugla paljenja tiristorja (omogoča stopnjasto regulacijo), TSSC tiristorji delujejo v preprostem "vklopljen/izklopljen" načinu brez prilagajanja ugla paljenja. To pomeni, da je kondenzator bu točno povezan na črto ali popolnoma odpovezan.
Ta poenostavljena operacija zmanjša kompleksnost in stroške tako tiristorjev kot tudi celotnega nadzornika. Osnovna shema TSSC je identična shemi TCSC.
Statični sinkronni serijski kompenzator (SSSC)
SSSC je serijski kompenzacijski aparat, uporabljen v prenosnih sistemih za regulacijo pretoka moči z nadzorom ekvivalentne impedanci črte. Njegov izhodni tok je popolnoma nadziran in neodvisen od toka črte – z prilagajanjem tega izhodnega toka se lahko natančno modulira učinkovita impedanca črte.
Funkcijsko SSSC deluje kot statični sinkronni generator, povezan v serijo s prenosno črto. Njegov osnovni namen je prilagoditi padec napetosti skozi črto, s tem kontrolirajoč pretok moči. SSSC vstavi napetost, ki je v kvadraturi (90° fazni pomik) z tokom črte: če vstavljena napetost vodi tok, zagotavlja kapacitivno kompenzacijo; če je zamenjava napetosti zaustavljena, zagotavlja induktivno kompenzacijo. Osnovna shema Statičnega sinkronnega serijskga kompenzatorja je prikazana na naslednji sliki.
Statični VAR kompenzator (SVC)
Statični VAR kompenzator (SVC) sestavlja fiksno banko kondenzatorjev, povezano vzporedno z tiristorno kontrolirovanim reaktorjem. Ugol paljenja tiristorja regulira delovanje reaktorja, neposredno nadzirajoč napetost na reaktorju – in s tem količino moči, ki jo ta povleče.
Ta konfiguracija omogoča SVC dinamično prilagajanje izhoda reaktivne moči, stabilizirajoč napetost in izboljšujejoč faktor moči v prenosnem sistemu. Osnovna shema Statičnega VAR kompenzatorja je prikazana na naslednji sliki.
Uporaba Statičnega VAR kompenzatorja (SVC)
SVC so univerzalne naprave, uporabljene za izboljšanje zmogljivosti sistema električne energije, z ključnimi funkcijami, vključno s:
Široko se uporabljajo tudi v industrijskih okoljih za upravljanje reaktivne moči in izboljšanje kakovosti moči. Spodaj je pregled najpogostejših konfiguracij SVC:
Tiristorno kontrolirovan reaktor (TCR)
TCR sestavlja reaktor, povezan zaporedno z tiristorno ventilo – specifično, dva tiristorja, povezana v antiparalelno. Ti tiristorji se zamenjujejo med seboj vsako polcikel AC struje, z nadzornim obvodom, ki posreduje signale paljenja tiristorjem vsako polcikel.
Ugol paljenja tiristorja določa količino zaostale reaktivne moči, ki se zagotovi sistemu. TCR so pogosto uporabljeni v EHV (Ekstra visokonapetostnih) prenosnih črtah, kjer zagotavljajo reaktivno močno kompenzacijo med lahkimi ali brez obremenjenja. Osnovna shema Tiristorno kontrolirovanega reaktorja je prikazana na naslednji sliki.
Tiristorno preklopljen kondenzator (TSC)
Pri velikih obremenitvah raste zahteva za reaktivno moč – in Tiristorno preklopljeni kondenzatorji (TSC) so zasnovani, da bi izpolnili to povečano zahtevu. Široko se uporabljajo v EHV prenosnih črtah med obdobji visokih obremenitev.
TSC deluje na podobnem strukturnem principu kot TCR, le da je reaktor zamenjan z kondenzatorjem. Podobno kot TCR, TSC regulira količino reaktivne moči, ki se zagotovi prenosni črti, z prilagajanjem ugla paljenja tiristorja. Osnovna shema Tiristorno preklopljenega kondenzatorja (TSC) je prikazana na naslednji sliki.
Tiristorno preklopljen reaktor (TSR)
TSR je strukturno podoben Tiristorno kontrolirovanemu reaktoru (TCR), a se razlikuje v delovanju: medtem ko TCR prilagaja tok z nadzorom ugla paljenja tiristorja (omogoča fazni nadzor), TSR tiristorji delujejo v binarnem načinu "vklopljen/izklopljen" brez faznega nadzora. To pomeni, da je reaktor bu popolnoma povezan z vezjem ali popolnoma odpovezan.Odsotnost nadzora ugla paljenja poenostavi dizajn, zmanjša stroške tiristorjev in minimalizira izgube preklopa. Osnovna shema TSR je identična shemi TCR.
Statični sinkronni kompenzator (STATCOM)
STATCOM je elektronski vir napetosti (VSC), ki regulira zmogljivost prenosnega sistema z oskrbovanjem ali absorpcijo reaktivne moči – in lahko tudi zagotovi podporo realne moči, kadar je to potrebno. Še posebej je učinkovit v prenosnih črtah s slabo faktorjem moči in regulacijo napetosti, kar ga čini široko uporabljenim aparatom za izboljšanje stabilnosti napetosti v sistemih električne energije.
STATCOM deluje z nalito baterijo kot DC vhodni vir, ki je pretvorjen v tri-fazni AC tok preko napetostno kontrolirovanega inverzorja. Izhod inverzorja je sinhroniziran s sistemom AC moči, in naprava je povezana vzporedno s prenosno črto preko spojnega transformatorja. Z prilagajanjem izhoda inverzorja se lahko natančno nadzira reaktivna (in realna) moč, ki jo zagotavlja STATCOM. Osnovna shema STATCOM je prikazana na naslednji sliki.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IPFC je kompenzacijska tehnika, zasnovana za sisteme z več prenosnimi črtami, s številnimi pretvorniki, povezanimi preko skupnega DC busa – vsak pretvornik je povezan z ločeno prenosno črto.
Ključna zmogljivost teh pretvornikov je prenos realne moči, omogočajoč ravnotežje realne in reaktivne moči med povezanimi črtami. Ta koordinirana kontrola izboljša skupno učinkovitost in stabilnost v omrežjih z več črtami.Osnovna shema IPFC je prikazana na naslednji sliki.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
UPFC združuje STATCOM (Statični sinkronni kompenzator) in SSSC (Statični sinkronni serijski kompenzator) preko skupne DC napetostne povezave, združuje njihove funkcionalnosti v en sam sistem. Uporablja par treh-faznih nadzornih mostov, ki generirajo tok, ki se vstavi v prenosno črto preko spojnega transformatorja.
UPFC izstopa v izboljševanju več vidikov zmogljivosti sistema električne energije, vključno s stabilnostjo napetosti, stabilnostjo močnega kota in dušenjem sistema. Lahko natančno nadzira pretok realne (realne) in
