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 boltahenyo sa serye kasama ang line voltage, kadalasang gamit ang capacitive o inductive impedance devices. Ang pangunahing tungkulin nito ay magbigay o umabsorb ng variable reactive power kung kinakailangan.
Kapag ang isang transmission line ay sobrang loaded, ang pagtaas ng demand para sa reactive power ay nasasakop ng pagsasakatuparan ng capacitive elements sa series controller. Kabaligtaran, sa ilang loading—kung saan ang pagbawas ng demand para sa reactive power ay nagdudulot ng pagtaas ng receiving end voltage sa ibabaw ng sending end voltage—ang inductive elements ay ginagamit upang umabsorb ng excess reactive power, na nagpapatibay sa sistema.
Sa karamihan ng aplikasyon, ang mga capacitor ay nailalapat malapit sa dulo ng linya upang kompensahin ang demand para sa reactive power. Ang karaniwang mga device para rito ay kinabibilangan ng Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) at Static Synchronous Series Compensators (SSSC). Ang basic configuration ng isang series-connected controller ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Shunt-Connected Controllers
Ang mga shunt-connected controllers ay nag-inject ng current sa sistema ng enerhiya sa kanilang punto ng koneksyon, gumagamit ng variable impedances tulad ng capacitors at inductors—parehong prinsipyo ng series controllers pero may pagkakaiba sa paraan ng koneksyon.
Shunt Capacitive Compensation
Kapag ang isang capacitor ay konektado sa parallel sa sistema ng enerhiya, ang pamamaraan na ito ay tinatawag na shunt capacitive compensation. Ang mga transmission lines na may mataas na inductive loads kadalasang nag-ooperate sa lagging power factor. Ang mga shunt capacitors ay sumasagot dito sa pamamagitan ng pagdraw ng current na leading ang source voltage, na nagbabawas ng lagging load at nagpapabuti ng overall power factor.
Shunt Inductive Compensation
Kapag ang isang inductor ay konektado sa parallel, ang pamamaraan na ito ay tinatawag na shunt inductive compensation. Ito ay hindi kasing karaniwan sa mga network ng transmission ngunit naging kritikal para sa napakalumang mga linya: sa no-load, light-load, o disconnected load conditions, ang Ferranti effect ay nagdudulot ng paglago ng receiving end voltage sa ibabaw ng sending end voltage. Ang mga shunt inductive compensators (halimbawa, reactors) ay umabsorb ng excess reactive power upang mabawasan ang paglago ng voltage na ito.
Ang mga halimbawa ng mga shunt-connected controller systems ay kinabibilangan ng Static VAR Compensators (SVC) at Static Synchronous Compensators (STATCOM).
Combined Series-Series Controllers
Sa multi-line transmission systems, ang mga combined series-series controllers ay gumagamit ng set ng independent series controllers na nagtatrabaho sa koordinasyon. Ang konfigurasyon na ito ay nagbibigay ng individual series reactive compensation para sa bawat linya, tiyak na suporta para sa bawat circuit.
Bukod dito, ang mga sistemang ito ay maaaring makatulong sa 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 converters ay konektado—ang setup na ito ay direktang nagbibigay ng real power transfer sa transmission lines. 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 components: ang isang shunt controller na nag-inject ng voltage sa parallel sa sistema, at ang isang series controller na nag-inject ng current sa serye sa linya. Mahalaga, ang dalawang component na ito ay nag-ooperate sa koordinasyon upang optimisahan ang overall performance. Isang prominenteng halimbawa ng ganitong sistema ay ang Unified Power Flow Controller (UPFC).
Types of FACTS Devices
Isang range ng FACTS devices ang naimpluwento upang tugunan ang iba't ibang application needs. Sa ibaba ay isang overview ng pinakakaraniwang ginagamit na FACTS controllers, na nakategorya batay sa kanilang functional type:
Series Compensators:
Shunt Compensators:
Series-Series Compensators:
Series-Shunt Compensators:
Hayaan nating suriin bawat compensator sa maikling paglalarawan:
Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC)
Ang TCSC ay nagpapakilala ng capacitive reactance sa serye kasama ang sistema ng enerhiya. Ang core structure nito ay kasama ang isang capacitor bank (na binubuo ng maraming capacitors 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 nagregulate ng impedance ng sistema sa pamamagitan ng pagkontrol ng firing angle, na nagsasama-samang nagsasama-samang nag-aadjust ng total circuit impedance. Ang 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 capacitor ay palitan ng reactor.
Ang reactor ay natatapos ang conduction kapag ang thyristor firing angle ay umabot sa 180°, at nagsisimula ang conduction kapag ang firing angle ay mas mababa sa 180°. Ang 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 prinsipyo ng TCSR ngunit may pangunahing operational difference: habang ang TCSR ay nag-aadjust ng thyristor firing angles (na nagbibigay ng stepwise regulation), ang TSSC thyristors ay nag-ooperate sa simple "on/off" mode na walang firing angle adjustment. Ito ibig sabihin ang capacitor ay bukas na konektado sa linya o ganap na disconnected mula sa linya.
Ang simplified operation na ito ay nagrereduce ng complexity at cost ng mga thyristors at ng kabuuan ng controller. Ang basic diagram ng TSSC ay identiko sa diagram ng TCSC.
Static Synchronous Series Compensator (SSSC)
Ang SSSC ay isang series compensation device na ginagamit sa transmission systems upang regulahin ang power flow sa pamamagitan ng pagkontrol ng equivalent impedance ng linya. Ang output voltage nito ay fully controllable at independent sa line current—sa pamamagitan ng pag-adjust ng output voltage, ang effective impedance ng linya ay maaaring maprecisely modulate.
Functional, ang SSSC ay kumikilos tulad ng static synchronous generator na konektado sa serye sa transmission line. Ang pangunahing layunin nito ay i-adjust ang voltage drop sa linya, na nagkocontrol ng power flow. Ang SSSC ay nag-inject ng voltage na nasa quadrature (90° phase shift) sa line current: kung ang injected voltage ay leading ang current, ito ay nagbibigay ng capacitive compensation; kung ito ay lagging ang current, ito ay nagbibigay ng inductive compensation. Ang 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 fixed capacitor bank na konektado sa parallel sa thyristor-controlled inductor. Ang thyristor's firing angle ay nagregulate ng operasyon ng reactor, na direkta ring nagkokontrol ng voltage sa inductor—at kaya ang amount ng power na ito ay umiinom.
Ang konfigurasyon na ito ay nagbibigay ng SVC na dinynamically adjust ang reactive power output, na nagpapatibay ng voltage at nagpapabuti ng power factor sa transmission system. Ang basic diagram ng Static VAR Compensator ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Static VAR Compensator (SVC) Applications
Ang SVCs ay versatile devices na ginagamit upang palakasin ang performance ng sistema ng enerhiya, na may key functions kabilang:
Ang mga ito ay malawakang tinanggap sa mga industriyal na setting para sa reactive power management at pagpapabuti ng kalidad ng enerhiya. Sa ibaba ay isang overview ng pinakakaraniwang SVC configurations:
Thyristor Controlled Reactor (TCR)
Ang TCR ay binubuo ng reactor na konektado sa serye sa thyristor valve—partikular, dalawang thyristors na konektado sa anti-parallel. Ang mga thyristors na ito ay nagcoconduct alternately sa bawat half-cycle ng AC power supply, na may control circuit na nagbibigay 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 karaniwang inilalapat sa EHV (Extra High Voltage) transmission lines, kung saan ito ay nagbibigay ng reactive power compensation sa panahon ng light-load o no-load conditions. Ang basic diagram ng Thyristor Controlled Reactor ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Thyristor Switched Capacitor (TSC)
Sa panahon ng heavy load conditions, ang demand para sa reactive power ay tumaas—and ang Thyristor Switched Capacitors (TSCs) ay disenyado upang tugunan ang pagtaas ng demand na ito. Sila ay karaniwang inilalapat sa EHV transmission lines sa panahon ng mataas na load.
Ang TSC ay may parehong structural principle na TCR, ngunit may key component swap: ang reactor sa TCR ay palitan ng capacitor. Tulad ng TCR, ang TSC ay nagregulate ng amount ng reactive power na ibinibigay sa transmission line sa pamamagitan ng pag-adjust ng thyristor firing angle. Ang 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 pagkakaiba sa operasyon: habang ang TCR ay nag-aadjust ng current sa pamamagitan ng pag-control ng thyristor firing angles (na nagbibigay ng phase control), ang TSR thyristors ay nag-ooperate sa binary "on/off" mode na walang phase control. Ito ibig sabihin ang reactor ay bukas na konektado sa circuit o ganap na disconnected.Ang absence ng firing angle regulation ay simplifies ang disenyo, na nagrereduce ng cost ng thyristors at minimizing switching losses. Ang basic diagram ng TSR ay identiko sa diagram ng TCR.
Static Synchronous Compensator (STATCOM)
Ang STATCOM ay isang power electronics-based voltage source converter (VSC) na nagregulate ng performance ng transmission system sa pamamagitan ng pagbibigay o pag-absorb ng reactive power—and maaari ring magbigay ng active power support kung kinakailangan. Ito ay partikular na epektibo sa transmission lines na may mahina na power factor at voltage regulation, kaya ito ay malawakang ginagamit na device para sa pagpapabuti ng voltage stability sa mga sistema ng enerhiya.
Ang STATCOM ay nag-ooperate gamit ang charged capacitor bilang DC input source, na inconvert sa three-phase AC voltage via voltage-controlled inverter. Ang output ng inverter ay synchronized sa AC power system, at ang device ay konektado sa shunt sa transmission line 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 maprecisely controlled. Ang basic diagram ng STATCOM ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
Ang IPFC ay isang compensation technique na disenyado para sa multi-line transmission systems, na may maraming converters na linked sa pamamagitan ng common DC bus—bawat converter ay konektado sa hiwalay na transmission line.
Ang isang pangunahing kakayahan ng mga converter na ito ay real power transfer, na nagbibigay-daan para sa balanced 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 basic diagram ng IPFC ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
Ang UPFC ay nagintegrate ng isang STATCOM (Static Synchronous Compensator) at SSSC (Static Synchronous Series Compensator) sa pamamagitan ng shared DC voltage link, na nagcombine ng kanilang mga functionality sa isang sistema. Ito ay gumagamit ng pair ng three-phase controllable bridges upang lumikha ng current, na ininject sa transmission line sa pamamagitan ng coupling transformer.
Ang UPFC ay epektibo sa pagpapabuti ng maraming aspeto ng performance ng sistema ng enerhiya, kabilang ang voltage stability, power angle stability, at system damping. Ito ay maaaring maprecisely control ang both active (real) at reactive power flow sa transmission lines. Gayunpaman, ito ay nag-operate optimally lamang sa ilalim ng balanced sine wave conditions at maaaring hindi makuha ang epektibong pag-operate sa abnormal system states. Bukod dito, ang UPFC ay tumutulong sa pag-suppress ng mga oscillation ng sistema ng enerhiya at nagpapabuti ng transient stability. Ang basic diagram ng Unified Power Flow Controller (UPFC) ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
