תפקידה של עובדות מכשירים כוח השראה מערכת יציבות

הפעולה האמינה של רשתות חשמל מודרניות מתפתלת על שמירה על איזון עדין בין דור וצריכה, אפילו כהפרעות כגון תקלות, שינויים פתאומיים עומס, או התפוקה המשתנה של מקורות אנרגיה מתחדשת כל הזמן מאיים על איזון גמישים מערכות Transmission Systems (FACTS) הופיעו כטכנולוגיית אבן הפינה לטיפול באתגרים אלה.על ידי מינוף של מערכות אנרגיה מהירות גבוהה, מכשירים FACTS לספק שליטה חסרת תקדים על פני, מתח ויציבות, ובכך לשפר את תפקוד מערכת ההפעלה באופן משמעותי.

הבנה של מכשירים: הגדרה ועקרונות הליבה

מכשירים FACTS הם מערכות חשמל וציוד סטטי אחר שמשפר את יכולת הבקרה והעברה כוח של רשתות השידור AC.בניגוד למכשירים אלקטרו-מכאניים מסורתיים כמו ממירים משתנים או פורצי מעגלים, אשר פועלים לאט יחסית, מכשירים FACTS יכולים להגיב בתוך מחזורים (מילות שנייה) כדי לשנות את זה באמצעות מתגים יציבים או מעבורת, תורים (Gunt) במהירות, או לשנות את זה על ידי שינוי של רצף של רצף (Gunt) או לשנות את התקפים), או לשנות את התקפים מהירים) כדי להתאים את זה על ידי רצף של אירועים טרנס קוטביאו רצף של ⁇ (Gunt) או לשנות את זה על ידי גלגולים (Gunt) ל-PT) ל-PT) ל-PT) ל-PTS) כדי לשנות את זה על ידי רצף של אירועים טרנס קוטביאו רצף של אירועים טרנס קוטביאו ⁇ (G-טרקטיבית של אירועים טרנס קוטביאו קוטביאו ⁇ (Gunt-זמניים (Gunt במהירות, או לשנות את זה על ידי שינוי מהיר של ⁇ ) כדי לשנות את זה על ידי ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (

המטרה הבסיסית של מכשיר FACTS היא לשנות אחד או יותר של שלושת הפרמטרים העיקריים השולטים על זרימת כוח על קו שידור: גודל מתח (V), מוטציות קו (Z), וזווית שלב ( ⁇ ) על ידי שליטה במשתנים אלה, מכשירי FACTS יכולים להניע את זרימת החשמל, לשמור על יציבות המתח, לחות oscillations, ולשפר את הפערים הטרנסנדנטיים של המערכת.

סוגים עיקריים של מכשירים FACTS ומבצע שלהם מכניזם

מכשירים FACTS מסווגים באופן רחב על ידי הקשר שלהם לרשת: מחוברים, מחובר סדרה, ושילוב של סוגי פסולת (hybrid) כל סוג מציע יתרונות נפרדים לאתגרים מסוימים של יציבות.

מכשירים של Shunt-Connected FACTS

מכשירים מחוברים שונט מחוברים במקביל לקו השידור והם משמשים בעיקר לשליטה מתח ותגמול כוח תגובתי.הם מזרקים או סופגים כוח תגובתי בשלב החיבור לווסת מתח האוטובוס.

(FLT:0)Static VAR Compensator (SVC): ⁇ FLT 1:1 An SVC מורכב בנק של קפקאטורים וכורים שהועברו על ידי שלךריסים.זה מספק תמיכה מהירה כוח פעיל כוח לשמור על מתח בתוך גבולות הרצויים.SVCs הם פרוסים נרחב ברשתות תעשייתיות ותועלת כדי להפחית תנודות עקב סערות, מנוע, או מתחיל קו עוברי תיבות של תגמולים רצופים (Treative) על ידי כורים.
(FLT:0)Static Synchronous Compensator (STATCOM): 1 A יותר מכשיר שנון מתקדם יותר, STATCOM משתמש במירל של מקור מתח (VSC) כדי ליצור מקור מתח AC שניתן לשלוט מאחורי כור הפיכה מתקדם.על ידי שינוי גודל המתח הזה יחסית למתח, ה-SttCOM יכול לספוג או לספוג כוח חוזר פעיל, בניגוד ל-SVCTTTTTTTTTIVE נמוך יותר מאשר לתפקוד נמוך יותר.
(FLT:0) Static Synchronous Generator (SSG) או Synchronous Condenser Alternative:cioFLT:1 בעוד לא תמיד מסווג כמכשיר FACTS ל-S, STATCOM מחק באופן פונקציונלי קונדינביר מסונכרן, אך ללא קידוד רוטט, מתן תמיכה מתח ותגובה דמוית אינרציה בשילוב עם אחסון אנרגיה.

ציוד FACTS

מכשירי סדרה מוכנסים ישירות בסדרה עם קו השידור.הם שולטים בזרימת כוח על ידי שינוי תנופה קו יעיל או זווית שלב. תגמול סדרה יעיל במיוחד עבור הגדלת יכולת העברת כוח ולחות את תנודות הכוח.

(FLT:0)Thyristor-Controlled Series Capacitor (TCSC): A TCSC מורכב בנק capacitor במקביל עם כור הנשלט על ידי Thyristor (TCR) על ידי התאמת זווית הירי של האריסטוקרטים, TCSC יכול לשנות את הציפוי היעיל של הסדרה, ובכך לשנות קו משתנה של שליטה דינמית לעתים קרובות על פני קו זה, עוזר לשפר את המסדרון.
(FLT:0)Static Synchronous series Compensator (SSSC): ההרחבה 1 (SSSC) היא ממירת מקור מתח שמוצבת בסדרה עם הקו.It מזרקת מתח AC שניתן לשלוט בו ב quadrature עם השורה הנוכחית, אשר ניתן להפוך את ה-SSIFate או מינוף יעיל.זה מגביר או מקטין את הקו בצורה יעילה תגובה אינדוקטיבית, ומאפשר שליטה ישירה של כוח פעיל, בניגוד ל-SS.
(FLT:0)Thyristor-Controlled Phase Shifting Transformer (TCPST) או שלב זווית ההרחבה: ראשיFLT:1 מכשיר זה משנה את זווית השלבים בין הקלט והתפוקה שלו, לשלוט בזרימת חשמל פעילה.למרות שיש גרסאות אלקטרומכאניות, TSC-based TCPST משתמש ב-TSC-based TCPST בהחלפת המחוקק להתאמה מהירה.

מכשירים משולבים של Shunt-Series (Hybrid) FACTS

המכשירים האנליטיים התכליתיים ביותר משלבים הן פונקציות של השבוט והן סדרות, המציעים שליטה עצמאית של מתח, אימפולס וזווית שלב.

(FLT:0) מפקח Power Flow (UPFC): ההרחבה 1 ( UPFC) היא המכשיר המקיף ביותר של FACTS. זה מורכב משני ממירי קוד מתח שיתוף קישור DC משותף: אחד ממיר מחובר בשלב tunt (STATCOM פונקציה), והשני מחובר בסדרה (SSSC), הממירים הלא-מסדירים את קו האוטובוס וספק פעיל יכול לספוג את מעגל הבקרה באופן עצמאי, ותפקוד הכוח הפעיל של כוח .
(FLT:0 interline Power Flow Controller (IPFC): ההרחבה 1 (IPFC): An IPFC חלה על פיצוי סדרה על שורות מרובות מקישור DC משותף, המאפשר החלפת חשמל בין קווים.זה שימושי ברשתות מורכבות הקשורות לחשמל, שבו ניהול זרימת חשמל במסדרונות מרובים נדרש.

כיצד מכשירים FACTS לשפר את מערכת החשמל

יציבות במערכת חשמל מסווגת בדרך כלל לשלוש קטגוריות: יציבות של מדינה יציבה, יציבות חולפת ויציבות דינמית (כולל יציבות קטנה של חתימה).

יציבות ותקנה

יציבות וולטאז היא היכולת של מערכת לשמור על מתחים מקובלים יציב בתנאים רגילים ולאחר הפרעות.תקני שון ה- FACTS הם הכלים העיקריים לתמיכה במתח.ה-FLT:0Static VAR Compensator (SVC) RawFLT:1 ו-FLT:2STATFLT 3 ברציפות בזריקת או לספוג כוח כדי לשמור על מתחים בתוך ±5%, ללא צורך במתח כבד, כאשר הם גורמים לספוגים, או לספוגים יותר, תוך כדי לחץ כבד יותר, כאשר הם גורמים לספוגים, תוך כדי לחץ כבד יותר, או לספוגים, תוך כדי לחץ על פני השטח, תוך כדי לחץ כבד יותר, תוך כדי לחץ על פני השטח, או לספוגים, תוך כדי לחץ על פני השטח, או לספוגים, או לספוגים, או לספוג כוח מתמשך, תוך כדי לחץ על פני קיבולת גבוהה יותר, תוך כדי לחץ על פני קיבולת גבוהה יותר, תוך כדי לחץ על פני השטח, תוך כדי לחץ כבד, תוך כדי לחץ על פני השטח, כאשר הם גורמים לספוג כוח מתמשך של כוח מתמשך של כוח מתמשך, תוך כדי לחץ על פני השטח, תוך כדי תסמינים, כאשר הם גורמים לספוג מחדש של כוח מתמשך של כוח מתמשך של כוח,

לדוגמה, במרכזי עומס עירוניים עם ריכוזים גבוהים של מיזוג אוויר או רכב חשמלי טעינה, STATCOMs יותר ויותר פרוסים לספק תמיכה מהירה שונה תגובתית.על פי FLT:0 National Renewable Energy Laboratory (NREL)OVAFLT:1, STATCOMs יכול להגיב בפחות מרבע של מחזור, הרבה יותר מהר מאשר קפקאים או SVC.

שיפור יכולת

[היציבות הטרנסנדנטלית מתייחסת ליכולת המערכת להישאר בסנכרון לאחר הפרעה חמורה כמו מעגל קצר או אובדן של גנרטור.סדרה FACTS מכשירים יעילים מאוד בשיפור יציבות טרנסיבית על ידי שינוי קו מהיר של קו 3 לאחר תיקון כוח מופעל, עלייה פתאומית של זרימת כוח על קווים בריאים יכולה לגרום הפרדה מערכתית:0.

מכשירים FACTS גם לשפר את זמן ההנקה הקריטי (CCT) - הזמן המקסימלי שהאשמה יכולה להימשך ללא גרימת חוסר יציבות. על ידי מתן תמיכה מהירה, הם מאפשרים למפעילים להרחיב בבטחה את גבולות CCT, המאפשרים הפעלה גמישה יותר של מערכות הגנה.

רגישות דינמית ו- Oscillation Damping

מערכות חשמל חווים תנודות נמוכות (בדרך כלל 0.1 עד 2 הרץ) בשל אינרציה המכנית של גנרטורים והאינטראקציה בין גנרטורים מרובים.התאוציציות הללו, אם לא מזוהות, יכולות לגדול להוביל לחוסר יציבות מערכת או אפילו רחבת רחבת היקף של צינורות שחורים המצויים בקרי לחות משלימים - לעתים קרובות נקרא Powerscillation Dam (PO) על ידי תאורה פעילה (DS) על ידי תאים סטרווק) או תאורה פעילה (מתאים).

(FLT:0) ,STATCOM מבוסס לחות: על ידי הפעלת תפוקה כוח תגובתי בתדר מודולי, ה- STATCOM יכול להתאים את מומנט החשמלי של גנרטורים סמוכים, מתן לחות.
(FLT:0)TCSC מבוסס לחות 1 בינואר: TCSC משנה את תגובת הקו האפקטיבי, אשר משנה את זרימת הכוח ובכך את האצה / מחיקת גנרטורים מחוברים.
(FLT:0)UPFC לחייפוך 1:1: UPFC יכול לשלוט באופן עצמאי הן זרמי כוח פעילים והן תגובתיים, המאפשר אסטרטגיות יותר מתוחכמות יותר.

מחקר שפורסם ב- על ידי PowersFLT (איור: 1) מראה כי A-Stetned STATCOM עם POD יכול להפחית את גודל החנק בין-שטחי במעל ל-50% בהשוואה ללא לחט.

בקרת חשמל וניהול קהילתי

מכשירים FACTS מספקים את היכולת לנווט את זרימת החשמל לאורך נתיבים הרצויים ברשת AC, אשר אינו נשלט באופן טבעי.ברשת מובסת, כוח זורם בעקבות מכשולים נתיב, לעתים קרובות מוביל לעומס על כמה קווים בעוד אחרים הם underutilized. סידרה FACTS מכשירים, במיוחד TCSC ו UPFC, מאפשרים למפעילים להתאים את האימפולסיבי של קו בזמן אמתי, ובכך להפחית את יכולת זו או אחרת.

לדוגמה, הפקד של Power Flow (UPFC) 1 (UPFC) מותקן ב-Inez Substation בקנטקי (המופעל על ידי כוח חשמלי אמריקאי) הראה את היכולת להגדיל את יכולת העברת הכוח של מסדרון 138 kV עד 40%, כפי שדווח על ידי FLT:2Siemens EnergyF3) LT יכולת זו היא בעלת ערך במיוחד בעומס שבו כיסים למגבלות כניסה זולות.

תדירות יציבות ותמיכה אינרציה

בעוד מכשירים FACTS אינם מספקים אינרציה (הם מכשירים סטטיים), הם יכולים לתרום ליציבות תדירות על ידי שליטה בזרימת כוח פעילה.לדוגמה, במהלך אובדן הדור הפתאומי, UPFC יכול להתאים במהירות את זרימת החשמל מאזורים אחרים כדי לפצות על הגירעון, צמצום קצב השינוי של תדירות (RoCoF) בנוסף, על ידי שליטה בכוח תגובתי, מכשירי FACTS עוזרים לשמור על רמות סינתטיות, אשר תומך באופן עקיף במתח (מכיוון שגורם להפחתה מהירה להפחתה של תדרים) וצמצום (R) להפחתה מהירה של תדירות (Rip (R) והפחתה של מערכות אחסון (R) יכולות להשפיע על תדירות (Rip).

היתרונות של העברת מכשירים ב- Power Systems המודרנית

(FLT:0) יכולת ההעברה של ה-FACTS: ההרחבה של FACTS יכולה להגדיל את היכולת של קווי השידור הקיימים ב-20-40% מבלי לדרוש זכות חדשה של כביש או בנייה.זה חיוני באזורים שבהם קבלת היתרים לקווים חדשים היא קשה.
(FLT:0) שיפור הגמישות והחוסנות: FLT 1 על ידי מניעת קריסת מתח, לחות של תנודות, ותגובה מהירה תקלות, מכשירים FACTS להפחית את הסיכון של Blackouts.
(FLT:0 Better Power Quality:FLT:1) מכשירים שוסט FACTS להפחית flicker, הרמוניות וחבלי מתח שנגרמו על ידי עומסים תעשייתיים (למשל, פצעי קשת, חוות רוח) זה מגן על ציוד רגיש ומפחית עונשים איכותיים עבור שירותים ולקוחות.
(FLT:0) ,Reduced Transmission Losses: FIRLT:1) על ידי ניהול כוח תגובתי לזרום קרוב יותר לגורם כוח אחדות, מכשירים FACTS ממזערים זרמים במחזורים ולהפחית את הפסדי I2R.
(FLT:0) של אינטגרציה מחודשת: WindFLT:1 ודור השמש הם משתנים ולעתים קרובות ממוקמים רחוק ממרכזי עומס.תקני FACTS מספקים את התמיכה במתח ובקרת זרימת החשמל הדרושים כדי לחבר מתחדשים מרחוק לרשת ללא צמצום.
(FLT:0) יתרונות ארגונומיים: FLT:1 על ידי הסרת שדרוגי שידור, צמצום עלויות גודש, ומאפשר עסקאות אנרגיה זולות יותר, מכשירים FACTS מציעים תשואה גבוהה על ההשקעה.העלות של מתקן FACTS היא בדרך כלל חלק משורה חדשה.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

כמה שירותים עיקריים ברחבי העולם פרסמו מכשירי FACTS עם תוצאות מרשימות:

(FLT:0) ב- TVA's Sullivan Substation:FLT:1 רשות עמק טנסי (TVA) התקינה ±100 MVARTCOM כדי לשפר את יציבות המתח באזור ממפיס, אשר נתקל בסיכון קריסת מתח עקב עומס צמיחה.המכשיר סיפק תמיכה מהירה, רציפה של מתח וצמצום הצורך בקווי kV חדשים.
(FLT:0)TCSC ב- ברזיל-Itaipu Transmission:FLT:1 The Itaipu hydroelectric plant (14 GW) משדר כוח מעל 800 ק"מ ל-São פאולו. A TCSC מבוסס סדרה סדרה (כולל capacitors קבוע ו- TCSCs) מאפשר העברת כוח יציבה של עד 6,300 מגה-וואט, עם תת-סנכרון של TCS, 000 כוח).
(FLT:0)UPFC ב-Fair Power Corporation (KEPCO): KEPLT:1 KEPCO התקנת ±200 MVA UPFC ב- Dangjin substation כדי לשלוט על זרימת הכוח ברשת 345 kV, ביטול עומסים על קווים מקבילים ומאפשר ניצול טוב יותר של תשתיות שידור קיימות.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות הרבים שלהם, מכשירי FACTS מגיעים עם אתגרים:

(FLT:0) Capital Costeur:FLT:1 אלקטרוניקה כוח ומערכות בקרה קשורות יקרים.התקנה גדולה של UPFC יכולה לעלות עשרות מיליוני דולרים.
(FLT:0) אמינות ותחזוקה: מכשירים של FACTS מכילים רכיבים אלקטרוניים רגישים הדורשים תחזוקה מיומן ויכולים להיות נוטים להיכשל אם לא מוגן כראוי מברק, החלפת גחלים, והרמוניה.
(FLT:0) מורכבות השימוש: FLT:1IR תיאום של מכשירים מרובים של FACTS ברשת גדולה דורש מערכות בקרה רחבות-שטח מתוחכמות (WAMS) ותשתיות תקשורת.
(FLT:0) בעיות איכות כוח: ההרחבה הראשונה של Thyristor (כמו SVCs עם TCRs) לייצר הרמוניות הדורשות מסננים. מודרני VSC מבוסס מכשירים (STATCOM, SSSC, UPFC) לייצר הרמוניות מינימליות עקב החלפת PWM, אך עדיין צריך מסננים איכותיים עבור 519.

עתיד ה-FACTS: אינטגרציה עם חידושים ודיגיטליזציה

ככל שהמעבר לאנרגיה מאיץ, התפקיד של מכשירי FACTS הופך אפילו יותר קריטי.חדירה גבוהה של דור מתחדשים מציגה אתגרים חדשים של יציבות, במיוחד הפרעות מתח ותדירות ברשת חלשות.

(FLT:0)stATCOMs for Offshore Wind:cioph:1 , חוות רוח גדולות בחו"ל קשורים לעתים קרובות לרשתות החוף באמצעות כבלי צוללות ארוכים. STATCOMs חיוני לספק תמיכה אנרגיה תגובתית דינמית וייצוב המתח בנקודה של הפיכה משותפת (PCC).
(FLT:0)Hybrid FACTS-Energy Storage Systems:FLT:1 משלב את STATCOMs עם אחסון סוללות (נקרא לעתים קרובות BeSS-STATCOM או eSTATCOM) מספק תמיכה כוח תגובת כוח תגובת תדר מהיר או אינרציה סינתטית.
(FLT:0Wide-area Damping Control: ⁇ F1) ניתן לשלוט מרחוק על ידי יחידות מדידה Phasor (PMUs) על פני אזורים רחבים לחי בין-area oscillations. זה הוכח במועצה המערבית לתיאום חשמל (WeCC) באמצעות אותות PMU כדי לקבוע SVC בקליפורניה.
(FLT:0)Modular Multilevel Converters (MMC): אנדרט (MMC): 1 טכנולוגיית VSC האחרונה, MMCs, משמשים יותר ויותר ב-SttCOMs ו- UPFCs בשל ההפסדים הנמוכים שלהם, הגדלות וזמינות גבוהה.
(FLT:0) תאומים ובקרת AI:03:1 חוקרים מפתחים תאומים דיגיטליים של מכשירי FACTS ומשתמשים בלמידה של מכונות כדי לייעל את הפרמטרים של בקרה בזמן אמת, שיפור ביצועים בתנאים שונים של רשת.

מסקנה

מכשירים FACTS התפתחו מיישומים נישה ועד רכיבי רשת חיוניים אשר מבססים את היציבות והיעילות של מערכות הכוח המודרניות. על ידי מתן שליטה מהירה ומדויקת על מתח, אימפולס וזרימת חשמל, הם מתייחסים לספקטרום המלא של אתגרים יציבות - החל רגולציה מתח ועד תנודות טרנסנדנדים ועד להפרעות בין-area oscillations יציבות ולהגדיל את יכולת השידור הנסתרת ולהגדיל את השינויים המתחדשים הכרחיים עבור אנרגיה נקייה, במיוחד, כמו גם עבור מערכות חשמל אופציונליות, כגון: אופציונליות יותר, פיתוח מערכת הפעלה יעילה יותר, פיתוח מערכת ההפעלה, פיתוח חשמל, פיתוח, פיתוח מערכת הפעלה יעילה יותר, פיתוח מערכת הפעלה יעילה יותר, פיתוח מערכת הפעלה יעילה יותר, פיתוח מערכת הפעלה מחדש של מערכות הפעלה בטוחה יותר, פיתוח חשמל, פיתוח, פיתוח, ומערכת הפעלה מחדש של מערכות חשמל, פיתוח יעיל יותר, ומערכת הפעלה מחדש של מערכות הפעלה מחדש של מערכות הפעלה מחדש של מערכות הפעלה יעילה יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר.