柔性输电概念及相关术语
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究柔性直流输电技术（Flexible DC Transmission, FDCT）是一种新型的输电技术，它采用直流电压进行能量传输，可以有效地解决传统交流输电技术的诸多问题，具有输电损耗小、占地面积小、环境污染小等优点。
随着科技的不断进步，柔性直流输电技术已经开始在实际工程中得到广泛应用。
本文将就柔性直流输电技术的应用进行探究，分析其在电力系统中的优势和发展前景。
一、柔性直流输电技术的原理与特点1. 原理柔性直流输电技术是一种通过控制直流电压和电流来实现能量输送和分配的技术。
其核心是采用高性能的功率电子设备对直流电压进行控制，以实现灵活的功率调节、电压调节和频率调节。
通过控制系统可以实现功率的快速响应和精确调节，使得柔性直流输电系统能够适应复杂多变的电网工况。
2. 特点（1）输电损耗小：相比于传统的交流输电技术，柔性直流输电技术在能量传输过程中损耗更小，能够有效节约能源。
（2）占地面积小：柔性直流输电技术所需的设备相对较小，可以在有限的空间内实现高效的能量传输。
（3）环境污染小：柔性直流输电技术的设备采用先进的电力电子元件，不会产生有害的电磁辐射和废气排放，对环境友好。
二、柔性直流输电技术在电力系统中的应用1. 长距离电力输送柔性直流输电技术在长距离的电力输送中具有明显的优势。
传统的交流输电技术在长距离输电过程中会出现较大的输电损耗，而柔性直流输电技术可以通过控制系统实现功率的精确调节，大大减小了输电损耗，提高了输电效率。
2. 大容量电力输送由于柔性直流输电技术具有较高的电压和电流调节能力，能够实现大容量的电力输送。
在大规模工业园区、城市用电中心等场景下，柔性直流输电技术可以有效地满足电力需求，支持电网的高容量输电。
3. 电力系统稳定性改善柔性直流输电技术在电力系统中的应用可以提高系统的稳定性。
通过柔性直流输电技术可以实现快速的电压调节和频率调节，对电网负载波动具有较强的适应能力，有助于降低电网的故障率和提高电网的可靠性。
柔性交流输电系统..
三 电力电子在输电系统中的应用
电力电子技术是基于电力，电机，电器等应用领域 的发展与需求，基于半导体技术的发展，融合了现代 计算机技术和控制理论而发展起来的一门新技术。随 着半导体制造工艺的不断提高，器件价格的降低，其 越来越得到广泛的应用。 柔性交流输电的基本概念为： 在交流输电系统的主要部位，采用具有专门功能 或综合功能的电力电子器件和现代自动控制装置或组 合体，对输电系统的运行状态变量和参数如电压，相 位差，电抗等以至网络结构进行调控，从而实时，灵 活，快速地控制交流输电功率，以大幅度提高现有高 压输电线路的输送能力，实现电功率的合理分配，降 低功率损耗或发电成本，提高系统稳定运行的水平和 可靠性。
的实时控制，实际的功率分布可能与理想分布想去 甚远。人们必须寻找可以快速灵活调节系统参数和 网络结构的方法，对电力系统的潮流进行实时控制。 2，短路电流水平的提高 随着电力系统容量的不断增大，电网之间的 电气联系程度日趋紧密，电网的段路水平迅速提高。 现有的机械式断路器越来越难以应付极具增大的断 流容量要求，系统内的载流导体及各种电气设备也 无法满足不断提高的机械强度（动稳定性）和热容 量等方面的要求。所以，电网容量增加时，运行中 不满足上述要求的大容量电气设备就不得不更换， 设备利用率大大降低，更大容量的机械式断路器的 研制也越来越苦难。
二 柔性交流输电系统的提出
电力系统容量的不断的增长和电压等级的一再提高， 电网覆盖地域的日益扩大，大型电力系统所暴露出的 问题和矛盾越来越突出，主要包括以下几个方面： 1，电力系统潮流的实时控制 电力生产中，由于发电能源（煤炭，石油，水力 等）的分布不均匀发电中心与负荷中心往往不一致因 此需要远距离输送大容量的电力。现代互联电网中的 功率流动常常出现“瓶颈”现象，使得潮流在电网中 辗转，使损耗增加。另一方面，目前输电的稳定性极 限也和潮流紧密相关，潮流得不到大幅度实时调节只 是电网的稳定性极限很低，线路的传输容量得不到充 分利用。依照目前的常规方法，人们难以达到电力潮 流
(完整版)柔性直流输电技术
柔性直流输电与常规直流比较
高压直流输电（LCC-HVDC）
柔性直流输电（VSC-HVDC）
晶闸管
相位角控制
晶闸管通过脉冲信号控 制开通，但不能控制关断 ，电网换相。当承受电压 反向时，自动关断。
开关频率50/60 Hz
IGBT或其他可关断功 率器件
脉宽调节控制
可关断器件，可以通 过控制信号关断，完全 可控，自换相。
DC
技术内容
关注点
14
功率器件的开通和关断过程
门极控制电压 导通电流
• 导通和关断由门极信号控制 • 导通和关断过程快速，但非
理想 • 导通和关断存在尖峰电流和
电压
集电极和发射 极电压
实际关断和导通波形
15
功率器件的发展
半控器件
• 开通可控 • 关断不可控
全控器件
• 开通可控 • 关断可控
IGBT/IEGT
GTO和IGCT
GTO
IGCT
集成门极
缓冲层 透明阳极 逆导技术
• 最早的全控器件 • 开关频率低，已很少使用
• 上海50MVAr STATCOM
采用IGCT
19
• 目前只有ABB公司供应
IGBT IGBT和PP IGBT(IEGTP)P IGBT(IEGT)
电子注入增强 低导通电压降 宽安全工作区
• 模块塑封 • 应用最广的全控器件 • 三菱、英飞凌、日立、
ABB等多个供应商
• 压接式封装，双面散热
• 失效后处于短路状态
• 主要供应商有东芝、ABB和
Westcode
20
模块式封装(PMI) 功率器件封装模式
技术成熟 安装工艺简单 器件制造商多 损坏时可能发生爆炸 串联不易实现 器件容量相对较小
柔性交流输电系统考试题
1.如何理解柔性交流输电系统中“柔性”的概念？（1）柔性，即灵活性，指FACTS通过采用高速大容量电力电子控制器可以提高交流电网的可控性，实现灵活的潮流控制与最大化电网的传输能力。
其柔性，即灵活性表达在更快的响应速度更频繁的控制连续控制能力更综合与更灵活的的控制功能2.现代新型输电技术有哪些特高压交流-直流输电，三相三线制的交流输电方式，HVAC输电，柔性交流输电3简述输电网潮流控制的方法及其比较，FACTS技术在输电网潮流控制中的具体应用？可辅以图标、公式进行说明。
控制线路阻抗X可有效控制线路的电流，它是控制潮流最有效的方法。
当传输角d（或功角）较小时，控制线路阻抗X或d 可有效控制有功功率。
调节注入电压的幅值与它与端点电压之间的相位，可控制线路电流的大小相位。
串联控制器的容量通常占线路传输容量很少的一个百分比。
4.提高电网传输容量受到哪些因素的制约？可以采取哪些措施？电网的传输容量指电网在一系列的约束条件下能够传输功率的能力。
限制电网传输容量的主要因素：热稳定极限、设备绝缘限制、理想线路的极限传输功率与电力系统稳定性限制。
提高电网传输容量的措施电力设备的热稳定极限与绝缘极限一般保守度较大，因此，提高系统稳定性是提高电网传输容量的首要内容，最终目标是将电网传输容量提高到热稳定极限与绝缘极限。
5.简述HVDC 与FACTS的主要区别。
（1）HVDC基于直流传输原理，使用电力电子技术是为了能将所传输的直流功率交换到既有的交流电网中，并通过控制这种功率交换来达到改善电力系统性能的目标；FACTS基于交流输电原理，使用电力电子技术是为了（等效地）改变交流电网的参数，从而调节其功率传输并达到改善交流电网运行性能的目标（2）HVDC通过控制它与交流电网之间的功率交换来达到目标，要求HVDC能控制较大的功率，目前主要依赖高耐压与大容量的晶闸管器件；FACTS是通过调节交流电网的参数而“间接”控制电网功率，其容量要求比HVDC低得多，大量的FACTS控制器可采用耐压与容量不及晶闸管的可关断器件。
电力系统柔性输配电技术
在系统组成中，有效保证了各部分的功能，工作时，综 合考虑主电路拓扑结构及开关器件的情况，主要利用了 正弦脉宽调制技术，实现了稳定的供电运行能力，技术 能够保证科学合理的调制，对各项参考波与三角载波做 快速的数据对比，操作时，可以根据数据显示情况，做 出不同的理解分析。
1
Part
柔性直流输入
应用优势：
1
Part
柔性直流输入
目前存在的弊端：
单位输送容量成本高
目前存在的弊端
柔性直流输电技术是多种技术的结合，需要各项技 术稳定性更强，才能发挥技术优势，保证稳定的电 力性传直输流故，工障传程承统的受 力柔损与性耗可直一靠流般性工为低程1%换以流内站，损看耗似3较%小左的右损，耗柔， 供况但有电看是效过，容控程仍量制中然提。，没高往有后往适，存用其在于损一大耗定电就的流会故开成障断倍率直增，流长从断，当路很前器难的，得应满到用足情不 了现实的需要，同时，柔性直流输电技术很难通过IGBT 技术做好故障电流阻止操作，影响到了传输的稳定性。
4
Part
目前的技术发展
2020年7月31日，由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程——乌东德 电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(简称昆柳龙直流工程)提前实现阶段 性投产。
这是世界上第一条±800千伏特高压多端柔性直流输电“高速路”，横跨云南、 贵“昆州柳、龙广”西项、目广是东世四界省首区个，特全高长压1多45端2公柔里性。直它流把输世电界工第程七。大水电站——乌东德电 站在丰输沛电的技水术电领源域源的不前断沿送探抵索粤上港，澳中大国湾已区经电立力于负世荷界中之心巅，。为经济快速复苏的大湾 区注入强劲的绿色动能。
3
Part
柔性配电技术
DFACTS 技术在智能配电网中的另一个应用领域是解决分布式电源( DER) 并网问 题。
柔性交流输电
一、柔性交流输电的概念柔性交流输电系统是Flexible AC Transmission Systems的中文翻译，英文简称FA CTS，指应用于交流输电系统的电力电子装置，其中“柔性”是指对电压电流的可控性；如装置与系统并联可以对系统电压和无功功率进行控制，装置与系统串联可以对电流和潮流进行控制；FACTS通过增加输电网络的传输容量，从而提高输电网络的价值，FACTS 控制装置动作速度快，因而能够扩大输电网络的安全运行区域；在电力电子装置最早用于直流输电系统中并实现了对输送功率的快速控制，由此人们想在交流系统中加装电力电子装置，寻求对潮流的可控，以获得最大的安全裕度和最小的输电成本，FACTS技术应运而生，静止无功补偿器(sVC)，静止同步补偿器(sTATCON)，晶闸管投切串联电容器(T C S C)，统一潮流控制器(UPFC)就是基于FACTS技术的产品二、FACTS在电力系统中控制的主要功能特性FACTS控制装置改变了传统机械控制模式，为交流输电网络提供了一种快速、连续、精确稳定的控制方式，实现对配电网络功率潮流的优化控制，突破了传统电能输送安全裕度瓶颈，不仅大大提高系统电能输送能力，同时还可以保障整个系统安全稳定的运行，有效防止输电系统中连锁反应造成的大面积停电事故发生。
1、优化输电网络的运行环境条件FACTS装置通过内部电力电子元件自身功能特性，有助于减少和消除系统功率环流或振荡等输配电大电网的痼疾，有效解决了输配电网络的“瓶颈”问题。
利用FACTS控制技术，可以在输配电网络中建立安全裕度较大的电能输送通道，为电能远程人容量输送提供良好的输送条件，大大提高了系统电能定向输送能力，有助于在现有电网结构的基础上，提高系统电能输送的稳定性、可靠性。
利用FACTS设备所具有的快速、平滑调整等功能特性，可以方便、迅速地改变系统电能输送功率潮流分布，实现在长距离大范围地功率潮流控制，使之按照运行调度所期望的路径输送电能功率。
柔性输电
一、柔性输电概念：装有电力电子型和其他静止型控制装置以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。
二、功角特性的影响：δSIN X EUP =SVC （静止无功补偿器）并联饱和电抗器（SR ）饱和电抗器可分为两种: 自饱和电抗器&可控饱和电抗器自饱和电抗器是在电力系统中较早得到发展和应用的一种并联补偿设备，它不需要调节器而依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压。
自饱和电抗器利用铁心的饱和特性，使感性无功功率随端电压的升降而增减。
可控饱和电抗器：通过调节晶闸管的导通角以改变饱和电抗器控制绕组中电流的大小来控制电抗器铁心的工作点磁通密度，进而改变绕组的电感值，及相应的补偿的无功功率。
晶闸管控制电抗器TCR由于电抗器几乎是纯感性负荷，因此电感中的电流滞后于施加于电感两端的电压约 90°，为纯无功电流。
当α =0°时，电抗器吸收的感性无功最大（额定功率）；当α =90°时，电抗器不投入运行，吸收的感性无功最小（空载功率）。
当TCR 按照某个固定的触发延时角，则称为晶闸管投切电抗器（TSR ），通常按α=0进行控制，此时电抗器中的稳态电流为纯正弦。
TSR 提供固定的感性阻抗，当接入系统时，其中的感性电流与接入点的母线电压成正比。
晶闸管控制的高阻抗变压器（TCT ）TCT （Thyristor ControlledTransformer ）是一种特殊类型的 TCR ，它利用高阻抗变压器替代电抗器与晶闸管串连构成。
TCT 装置实际上是将常规TCR 中的耦合变压器和电抗器合二为一，其基本工作原理和TCR 相同，同样需要固定的电容支路提供容性无功并兼作滤波器。
由于高阻抗变压器次级电压可以取得较低，如1kV 左右，在单个晶闸管器件的工作电压以内，所以安装容易，造价低于同容量的 TCR ；在中小型（40～50Mvar 及以下）SVC 中得到了相当广泛的应用，晶闸管投切电容器（TSC ）解决无功功率的过补偿和欠补偿问题，满足变电所功率因数指标要求机械（断路器或接触器）投切电容器（MSC ）晶闸管投切电容器装置（TSC）单相 TSC 的基本原理结构它由电容器、双向导通晶闸管（或反并联晶闸管）和阻抗值很小的限流电抗器组成，限流电抗器的主要作用是限制晶闸管阀由于误操作引起的浪涌电流，而这种误操作往往是由于误控制导致电容器在不适当的时机进行投入引起的。
柔性直流输电技术概述
柔性直流输电技术概述1柔性直流输电技术简介柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路（通常为直流电缆）构成。
与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。
详细地说，就是要通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。
这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。
2. 技术特点柔性直流输电技术是采用可关断电压源型换流器和PWM技术进行直流输电，相当于在电网接入了一个阀门和电源，可以有效控制其通过的电能，隔离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量，从而优化电网潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。
它很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。
柔性直流输电除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功无功单独控制、可以黑启动对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，目前，大容量高电压柔性直流输电技术已具备工程应用条件，并且具有以下优点：（1）系统具有2个控制自由度，可同时调节有功功率和无功功率，当交流系统故障时，可提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，既能提高系统功角稳定性，还能提高系统电压稳定性；（2）系统在潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，这个特点有利于构成既能方便地控制潮流又有较高可靠性的并联多端直流系统，实现多端之间的潮流自由控制；（3）柔性直流输电交流侧电流可被控制，不会增加系统的短路功率；（4）对比传统直流输电方式，采用多电平技术，无需滤波装置，占地面积很小；（5）各站可通过直流线路向对端充电，并根据直流线路电压采取不同的控制策略，因此换流站间可以不需要通讯；（6）柔性直流输电具有良好的电网故障后快速恢复控制能力；（7）系统可以工作在无源逆变方式，克服了传统直流受端必须是有源网络，可以为无源系统供电。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
柔性输电概念及相关术语
柔性沟通输电系统是Flexible AC Transmission Systems）中文翻译，英文简称FACTS，指应用于沟通输电系统的电力电子装置，其中“柔性”是指对电压电流的可控性；如装置与系统并联可以对系统电压和无功功率进行掌握，装置与系统串联可以对电流和潮流进行掌握。
柔性输电又叫敏捷输电，有柔性直流输电和柔性沟通输电两种，本文参考DL/ T 1193 -2023，总结了与柔性输电相关的术语，供大家参考学习。
一、与柔性输电相关的基本术语
1.柔性输电
柔性沟通输电和柔性直流输电统称为柔性输电。
2.柔性沟通输电
敏捷沟通输电基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加系统的可控性和功率传输力量的沟通输电方式。
3.柔性沟通输电系统
敏捷沟通输电系统FACTS 基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加系统的可控性和功率传输力量的沟通输电系统。
4.柔性沟通输电装置
基于电力电子设备或其他静止掌握设备来增加沟通输电系统的可控性和功率传输力量的装置。
5.电压源换流器型高压直流输电
采纳电压源换流器的高压直流输电方式，又称为柔性直流输电。
二、与柔性输电掌握与爱护相关的基本术语
1.掌握方式
掌握柔性输电装置以便保持一个或多个电参量处于整定值的方法。
这个整定值可随时间变化，或作为一个测量参量和预先定义的函数。
2.掌握范围
在柔性输电装置与沟通系统的连接点处由装置供应的可控输出电气量的最大变化范围。
3.滞后运行
并联型柔性输电装置汲取无功的运行方式。
4.超前运行
并联型柔性输电装置发出无功的运行方式。
5.开环掌握方式
使柔性输电装置的输出参量维持在人为设定值的掌握方式。
6.输电系统暂态掌握
加强系统故障恢复后的第→摆特性，提高输电系统暂态稳定极限的掌握。
三、柔性输电装置术语
1.静止无功补偿器
由静止元件构成的并联型可控无功功率补偿装置，通过转变其容性或(和)感性等效电抗来快速准确地调整无功功率，维持系统电压稳
定。
2.静止同步补偿器
一种由并联接入系统的电压源换流器构成，其输出的容性或感性无功电流连续可调且在可运行系统电压范围内与系统电压无关的无功功率补偿装置。
当用于配电系统中时，又称为配电静止同步补偿器。
3.串联补偿器
串接于输电线路中以补偿线路阻抗的装置，简称串补。
4.故障电流限制器
串接于沟通系统中，通过投切或其他的掌握方式来限制系统短路电流的装置，又称短路电流限制器。
5.静止同步串联补偿器
将电压源换流器串接于输电线路中，以连续快速掌握线路等效阻抗的装置。
四、与柔性直流输电相关的术语
1.两电平电压源换流器型高压直流输电
采纳两电平电压源换流器的高压直流输电。
2.三电平电压源换流器型高压直流输电
采纳三电平电压源换流器的高压直流输电。
3.电压源换流器相单元
电压源换流器中连接两个直流母线和一个沟通端的部分。
4.电压源换流器型高压直流输电换流站
电压源换流器型高压直流输电系统的一个部分，由一个或多个电
压源换流器单元及其附属建筑物、vsc 直流电容器、电抗器、变压器、滤波器、掌握、监视、爱护、测量和其他等可能的帮助设备构成。