柔性交流传输系统-需要，定义和类型

为什么需要灵活的交流输电系统?

在传统的交流输电系统中，交流输电能力受到热极限、暂态稳定极限、电压极限、短路电流极限等因素的限制。这些限制规定了在不损坏电气设备和输电线路的情况下，能够有效地通过输电线路传输的最大电力。这通常是通过改变电力系统布局来实现的。然而，这是不可行的，另一种实现最大的功率转移能力而不改变电力系统布局的方法。此外，随着可变阻抗器件的引入，如电容器和电感器，从源的全部能量或功率不是转移到负载，而是一部分存储在这些器件中的无功功率，并返回到源。因此，转移到负载或有功功率的实际功率总是小于视在功率或净功率。对于理想传输，有功功率应等于视在功率。换句话说，功率因数(有功功率与视在功率的比值)应该是统一的。这就是柔性交流传输系统的作用所在。

在详细介绍事实之前，让我们先简单介绍一下功率因素。

什么是功率因数?

功率因数被定义为电路中有功功率与视在功率的比值。

另一方面，无论功率因数是什么，产生的功率应该使机器提供特定的电压和电流。发电机必须有能力承受所产生的额定电压和电流。功率因数(PF)值介于0.0和1.0之间。

如果功率因数为零，则电流完全无功，负载中存储的功率在每个周期返回。当功率因数为1时，所有由电源提供的电流都被负载所吞噬。通常，功率因数表示为电压的超前或滞后。

统一功率因数测试电路

电路的电源是230v和扼流圈是串联的。要求电容器通过可控硅开关并联，以提高功率因数。当旁路开关关闭时，扼流圈作为一个电感，同样的电流将在两个10R/10W电阻中流动。电流互感器的一次侧与电阻器的共点相连。CT的另一个点通向DPDT S1开关的一个公共点。当DPDT开关向左移动时，它感知到与电流成比例的电压降，从而使电压增加。电压降与滞后电流成正比。因此，来自CT的一次电压提供滞后电流。

如果使用基于单片机的控制电路，则接收零电流基准，并与零电压基准进行比较，以计算基于它们的时间差的功率因数。根据时差的不同，不需要。的可控硅开关接通，从而切换额外的电容器，直到功率因数接近统一。

因此，根据开关的位置，可以检测滞后电流或补偿电流，显示器相应地提供电压、电流之间的时间延迟和功率因数显示。

什么是柔性交流输电系统?

一个柔性交流输电系统是指由电力电子装置和电力系统装置组成的系统，以提高输电系统的可控性和稳定性，提高电力传输能力。随着可控硅开关的发明，为电力电子设备的发展打开了大门，称为柔性交流传输系统(FACTS)控制器。bob足球体育appFACT系统通过在网络中加入电力电子设备来引入电感或电容功率，从而提供网络高压侧的可控性。

事实控制器的类型

• 系列控制器:串联控制器由电容器或电抗器组成，与线路串联引入电压。它们是可变阻抗器件。他们的主要任务是降低传输线的感应率。它们提供或消耗可变的无功功率。串联控制器的例子有SSSC、TCSC、TSSC等。
• 并联控制器:并联控制器由可变阻抗器件组成，如电容器或电抗器，它们将电流串联到线路上。他们的主要任务是降低传输线的电容。注入电流与线路电压同相。分流控制器的例子有STATCOM, TSR, TSC, SVC。
• 装置的控制器:这些控制器通过串联控制器引入电流，通过并联控制器引入电压。例如UPFC。
• 系列控制器:这些控制器由串联控制器组成，每个控制器提供串联补偿，并沿线路传递实际功率。例如IPFC。

2系列控制器类型

• 可控硅控制串联电容器(TCSC)可控硅控制串联电容器(TCSC)使用可控硅整流器来管理与线路串联的电容器组。这允许在指定的线路上传输更多的电力。它通常由晶闸管与电感串联，并通过电容器连接而成。它可以在不触发晶闸管和电流只通过电容器的闭塞模式下工作。它可以在旁路模式下工作，即电流被旁路到晶闸管，整个系统表现为一个分流阻抗网络。

• 静态串联同步补偿器SSSC只是STATCOM的一个系列版本。它们在商业应用程序中不作为独立控制器使用。它们由与线路串联的同步电压源组成，从而引入与线路串联的补偿电压。它们可以增加或减少线路上的电压降。

2平行控制器

• 静态变量补偿器:静态变量补偿器是最原始的第一代FACTS控制器。该补偿器由快速晶闸管开关控制电抗器和/或并联电容组组成，以提供动态并联补偿。它们通常由并联连接的可变阻抗器件组成，其输出可以使用电力电子开关进行调整，以在线路中引入容性或感抗。它可以放置在线路的中间，以增加最大的功率传输能力，也可以放置在线路的末端，以补偿由于负载而产生的变化。

SVC有3种类型

1. TSR(晶闸管切换反应堆):它由一个分流连接的电感组成，电感的阻抗由一个可控硅开关逐步控制。晶闸管只能以90度和180度的角度发射。
2. TSC(晶闸管切换电容器):它由一个并联连接的电容器组成，其阻抗通过一个可控硅逐步控制。使用可控硅的控制方式与TSR相同。
3. 晶闸管控制反应器(TCR):它由一个分流连接的电感器组成，电感器的阻抗由可控硅点火角度延迟法控制，其中可控硅点火控制，引起通过电感器的电流变化。

• STATCOM(静态同步补偿器)它由一个电压源组成，可以是直流能量源，也可以是一个电容或电感，其输出可以用可控硅控制。它用于吸收或产生无功功率。

一种串联-分流控制器-统一潮流控制器:

它们是STATCOM和SSSC的组合，这样两者都使用一个共同的直流源，并提供有功和无功串联线路补偿。它控制交流输电的所有参数。

基于SVC的柔性交流输电系统稳态电压控制

为了产生过零电压脉冲，我们需要数字化的电压和电流信号。来自市电的电压信号被桥式整流器转换成脉动直流电，然后交给一个比较器，比较器产生数字电压信号。类似地，电流信号通过取负载电流通过电阻的电压降转换为电压信号。这个交流信号将再次转换成数字信号作为电压信号。然后将数字化的电压、电流信号发送到单片机。单片机计算电压和电流过零点之间的时间差，其比值与功率因数成正比，决定了功率的范围。同样，采用可控硅开关电抗器(TSR)也可以产生零交叉电压脉冲，以提高电压稳定性。

基于SVC的柔性交流输电系统

该电路可用于利用SVC提高输电线路的功率因数。它采用基于并联补偿的可控硅开关电容器(TSC)，由可编程单片机控制。这对提高功率因数是有用的。如果连接感性负载，功率因数是滞后的，因为负载电流滞后。为了弥补这一点，一个并联电容器被连接，它吸引的电流领先于源电压。然后对功率因数进行改进。输入8051系列微控制器的运算放大器在比较器模式下产生了零电压脉冲和零电流脉冲之间的时间差。

使用FACTS控制器可以控制无功功率。次同步谐振(SSR)是在一定的不利条件下可与串联补偿相关联的一种现象。使用FACTS控制器可以消除SSR。FACTS设备的好处有很多，比如财务上的好处、供应质量的提高、稳定性的提高等等。

柔性交流输电系统存在的问题及解决方法

对于一个交流电源的柔性传输在美国，固态器件通常被纳入电路中，用于改善功率因数和提高交流传输系统的限制。然而，主要缺点是这些器件是非线性的，并在系统的输出信号中诱发谐波。

为了消除由于在交流传输系统中包含电力电子设备而产生的谐波，需要使用有源滤波器，可以是电流源滤波器或电压源滤波器。前者涉及到交流正弦曲线。该技术要么直接控制电流，要么控制滤波电容的输出电压。这是电压调节或间接电流控制方法。有源电力滤波器注入的电流与负载所引出的谐波电流大小相等但相位相反，因此这两种电流相互抵消，源电流完全是正弦波。有源电力滤波器结合电力电子设备产生谐波电流分量，抵消输出信号中由于非线性负载产生的谐波电流分量。通常，有源滤波器由绝缘栅双极晶体管和由直流母线电容供电的二极管组成。有源滤波器采用间接电流控制方法。IGBT或绝缘栅双极晶体管是一种电压控制的双极有源器件，它结合了BJT和MOSFET的特点。对于交流输电系统，并联有源滤波器可以消除谐波，提高功率因数，平衡负载。

变压器电源管理

问题陈述:

1.慢性高电压通常是由于对电力输送和配电系统的电压降的过度校正造成的。导体上的电压降在任何地方都是很常见的情况。但是，在低负载密度的地区，如郊区和农村地区，长导线运行会放大这个问题。

2.当电流增加以满足需求时，阻抗使电压沿导体长度减小。为了纠正电压下降，该公司使用有载分接改变电压稳压器(oltc)和线降补偿电压稳压器(LDCs)来提升(提高)或降压(降低)电压。

3.当电力公司试图为线路远端的客户克服导体电压降时，离OLTC或LDC最近的客户可能会经历过电压。

4.在许多地方，负载驱动的电压下降的影响被视为每天的波动，导致电压水平在最低负载需求时达到最高。

5.由于时变负载和传播的非线性造成很大的扰动会进入系统，这些扰动又会进入消费线路导致整个系统不健康。

6.造成高电压问题的一个不太典型的原因是当地的变压器被设置为提高电压以抵消降低的电压水平。这种情况最常发生在配电线路末端负荷较大的设施。当重载运行时，电压水平保持正常，但当负荷关闭时，电压水平上升。

7.在奇怪的事件中，变压器因绕组过载短路而烧坏。此外，由于通过其内部绕组的电流水平增加，油温度也随之升高。这导致配电变压器的电压、电流或温度意外升高。

8.电气设备被设计为在一定的标准电压下运行，以使产品达到规定的性能、效率、安全性和可靠性水平。操作超过规定电压水平范围的电气设备可能会导致诸如故障、关机、过热、过早故障等问题。例如，当印刷电路板长时间在额定电压以上工作时，预期其寿命较短。

解决方案:

1. 基于单片机的系统设计是为了实时监测变压器输入/输出端的电压波动，并获取实时数据。
2. 用伺服/步进电机自动更换变压器抽头的研制。
3. 在电压阈值或紧急情况下，系统应提高警报。
4. 系统应该是可靠和坚固的。
5. 该系统可以安装在室外变压器上。
6. 配电网变压器油温连续监测的设计应按额定值进行比较，并注意相应的动作。
7. 在电力系统网络中使用诸如自动电压稳定器(AVR)、电力系统稳定器、FACTS等设备。

技术可行性:

基于单片机的数据记录器系统(MDLS):

mdl不需要额外的硬件，并且允许选择数据量和它们之间的时间间隔。收集的数据可以很容易地通过串口导出到PC机上。MDLS非常紧凑，因为它使用了几个集成电路。选择的mdl设计应满足以下要求

1. 它应该很容易编程。
2. 用户必须能够选择测量速率。
3. 当系统电源暂时中断或完全断电时，应该备份数据。
4. 它应该能够通过串口将数据导出到PC上。
5. 它应该是简单和便宜的。

希望你已经从上面的文章中了解了柔性交流传动的概念。如果你对这个概念或电气和电子项目请在下方留下评论。

图片来源

• 灵活的圆形的mathworks