Modern Power Grids'teki FACTS Cihazlarının Rolü

Modern güç sistemleri güvenilir elektrik sunmak için baskıya sahiptir, ancak yenilenebilir enerji kaynaklarının, dağıtılmış bir kuşak ve giderek daha hassas dijital yükler.Mevcut altyapıya yeni aktarma hatlarının geleneksel yaklaşımı ve alt döngü yanıt süreleri ve sürekli olarak, sıfırlayıcılar, bu kontrolörler, yüksek güç elektroniğini dinamik olarak kontrol etmek için zorlayarak, otomatik olarak kontrol etmek için yüksek güç elektroniği sunar.

FACTS'nin arkasındaki temel teknoloji – yüksek güç yarı iletkenliği – 1970'lerde ilk SVC kurulumlarından bu yana dramatik bir şekilde olgunlaşmıştır. Erken yourristor tabanlı cihazlar, geniş bant genişliği yarı iletkenleri (GTO) ve galonyum nitrit (GBT) dahil olmak üzere, her biri daha hızlı geçiş, daha düşük maliyetli bir şekilde, daha düşük maliyetli bir şekilde sabitlenebilirlik sağlar.

FACTS Cihazlarını Anlamak

FACTS kontrolörleri anahtar iletim parametrelerini düzenleyen sağlam enerji elektronik sistemlerdir - gerilim büyüklüğü, seri dürtü ve faz açısı - döngüler yerine milisans'ta ölçülen yanıt süreleri ile, mekanik olarak eğimli kapasitörler ve reaktörlerin aksine, bu, yüksek yenilenebilir penetrasyon ile yüzlerce milisaniye gerektirir.

FACTS cihazları öncelikle bağlantı topolojileri tarafından sınıflandırılmaktadır - yüzücü, seri veya birleşik seri-shunt - belirli bir kontrol hedefleri için optimize edilmiştir.Her bir topolojide, dürtüsel kontroller arasındaki ayrım (örneğin, pasif bileşenler) ve gerilim-kaynak dönüştürücüler (VSC) tabanlı bir denetleyiciler (VSC)-bazlar (bir DC bağlantıdan AC gerilimi optimize etmek) performans ticaret-offlarını anlamak temeldir.

Shunt-Connected Controllers

Shunt cihazlar, ortak darbe noktasındaki iletim hattı ile paralel olarak bağlanır ve öncelikle reaktif gücü enjekte ederek gerilim boyutunu azaltır.TheurFLT:0)Static VAR Compensator (SVC)[Dönemli FACTS cihazı, en yaygın olarak kullanılan FACTS cihazı, iki döngüsüne tepki süresi ile birleştirir.

[FONTD:0]Static Synchronous Compensator (STATCOM)[Dönetici:0) Bu sınırlamayı, bir gerilim kaynağının bağımsız olarak sistem koşullarında reaktif bir destek kullanarak, bir STATCOM, dağıtım ağlarına tam kapasite kazandırabilir, D-STATCOM genellikle aynı avantajları düşük gerilim desteği için yüksek ölçüde üstün kılar.

Seri-Connected Controllers

Seri kontrol cihazları, etkin bir tepkiye doğrudan ve böylece aktif güç akışına uygun olarak, TCSC sürekli ayarlanabilir bir kapasitif (veya indüktif)[Dönetici)[Dönetici)[Döneticileri kontrol altına alma işlemine göre, sabit bir güç akışına doğru hareket eden sabit kuvvetle hareket eden sabit kuvvetle hareket eden sabit kuvvetle hareket eden ve sürekli olarak ayarlandığından, yüksek çözünürlükte bir şekilde sabitlenebilir.

0:0)Stat Senkron Serisi Compensator (SSSC)), pasif kapasitörleri, dörtlülükte kontrol edilebilir bir gerilime enjekte eden VSC'ye göre, sabit serilerdeki birçok taşıyıcı birimine kıyasla, subsyncron toparlamalar veya yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan ve aynı zamanda yüksek çözünürlükte kontrol edilebilir bir risklere yol açan güçten kaçınır.

Kombine Dizi-Shunt Controllers

[FONT=0)Üye Olmayan Güç Akışı Kontrolörü (UPFC)), en çok yönlü FACTS cihazıdır, bir shunt- bağlantılı VSC ve bir dizi bağlantılı VSC ortak bir DC bağlantı paylaşıyor. Birlikte, aktif güç akışını, reaktif gücü aktif gücünü korumak için, bu üç parametreyi basit bir şekilde yönetmek için, otomatik olarak kontrol edilebilir bir yükyü otomatik olarak yönetmek için, otomatik olarak şarj etmek için, otomatik olarak şarj edilebilir bir güç sağlar.

DÖRT:0) Interline Power Flow Controller (IPFC)), birkaç seri dönüştürücü içeren birden fazla iletim hattına eklenerek, ortak bir DC otobüsü aracılığıyla bağlantı kurma imkanı sağlar. Bu düzenleme, operatörün paralel yollar ve ağ kullanımı boyunca güç akışlarını yönetmesine olanak sağlar. IPFC, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Güç Sistemi İstikrarlı

Güç sistemi stabilitesi, rotor-küresel stabiliteyi (transient ve küçük imzalı), frekans stabilitesini ve gerilim stabilitesini içerir.FACTS cihazları öncelikle rotor-küresel güç değiştiricilerini kullanarak sabitlenebilir, ancak rolleri daha hızlı ve daha koordineli yanıtlarla şebekeler olarak genişletilir.FACTS kontrolörlerinin geniş çaplı izleme sistemleri (WAMS) phasor ölçüm birimleri (PMU) kullanarak koordinatörleri da aynı zamanda çok fazla bağlantıdaki çoklu inter-area modlarının koordinasyonunu sağlar.

Gerilme Stability

Gerilmeli güç tedarikini doğrudan enjekte ettiğinde, genellikle ağır yüklü düğümlerde veya çok düşük gerilimlerde dolu kapasitif sistemlerde ortaya çıkar. Shunt FACTS kontrolörleri bunu doğrudan kırılgan otobüslerde enjekte ederek, uzaktan nesil tarafından elde edilemeyen yerel gerilim desteği sağlayarak karşılamaktadır. A STATCOM'un çok düşük gerilimlerde tam kapasiteye sahip bir akımı teslim etme yeteneği - birim başına 0.15'e kadar - ağır kontraseptifleri önlemek için özellikle etkili hale getirir.

Planlama çalışmaları, FACTS dağıtımını sistem yüklenebilirliği konusunda sürekli olarak önemli artışlar gösterir. Tipik 230 kV iletim koridoru, orta noktadaki iki 100 Mvar STATCOM'un ek kısmında bulunan ve devralınması, 18-25'in yüksek orandaki gerilimi yüzde 3'ü nominal olarak korurken, bu da milyonlarca dolarlık yeni iletim inşaatının tasarrufunu temsil eder.

Transient Stability

Üç fazlı bir hata veya jeneratör yolculuğu gibi büyük bir rahatsızlıktan sonra, rotor açılarını hızlandırır ve sistemin ilk salak enerjisini absorbe etme yeteneği hızla dönüştürücü güçlere dönüşür. Series FACTS cihazları elektromanyetik toparlama gücü artırmak ve makinelerin elektrik mesafesini artırmak için hızla tepki verebilir.

UPFC özellikle güçlü geçici stabilite geliştirme sunar. kritik netleştirme süresi boyunca seri gerilim enjeksiyonunu artırmakla, senkronizasyonun kaybı olmadan ve yüksek yenilenebilir penetrasyonun ilk hızını azaltmak için, UPFC'lerin stratejik olarak yerleştirildiğini gösteriyor, hızlı bir şekilde STATCOM'lar ve TCSC'ler, sentetik enerjik bir yanıt vermeden önce otomatik olarak yedeklenebilir.

Oscillation Damping

Düşük frekanslı elektromekanik salınımlar 0.1-2 Hz aralığındaki salınımlar birbirine bağlı jeneratör grupları arasında meydana gelir ve anahtar koridorlarda güç transferini sınırlayabilir. Power System Stabilizers (PSS) jeneratörler birincil baraj sağlar, ancak onların etkinliği jeneratörün reaktif kapasitesi ve diğer PSS cihazları ile olumsuz etkileşimleri önlemek için sınırlıdır. FACTS kontrolörleri PSS ile takviyeli güç transferleri ile birlikte reaktif güç veya serileri devre dışı bırakmak için gerekli.

Bir TCSC, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak şarj edilebilir veya otomatik olarak ölçümler için gerekli olan %2-3'ten kritik modların oranını artırabilir.Inglish-area damping control using PMU% 8-12, well above the% 10,00 toklama kontrol sistemi, otomatik olarak otomatik olarak şarj edilebilir bir şekilde otomatik olarak üstlenebilirlik sağlar.

Güç Kalitesini Geliştirmek

Güç kalitesi, son kullanım ekipmanlarını etkileyen gerilim dalgaform özelliklerini endişelendiriyor - eşitleme, frekans, harmonik içerik ve süreklilik. Modern endüstriyel süreçler, veri merkezleri ve dijital ekipman, temiz, kesintisiz güç gerektirir; hatta 100 ms gerilimin zayıf maliyeti 500 $ veya daha fazla. FACTS cihazları – özellikle de özel güç ekipmanları şemsiyesi altında dağıtım seviyelerinde dağıtılan - bu endişeler hassas yükleri koruyan ve sürekliliği koruyan yüksek hızlı bir tazminatla ilgilidir.

Gergin ve Swell

Lazer bilgeleri, RMS gerilimi'ndeki azalmalar olarak tanımlanıyor 10–90'lık süreler için 0,5 döngüden 1 dakikaya kadar, en yaygın güç kalitesi rahatsızlıkları geri yüklemek için en yaygın enerji kalitesi rahatsızlıktır.Onlar motordan başlayarak, dönüştürücü en enerji tasarrufu, uzaktan kumandanlar ve hava olayları yıldırım grevleri gibi. D-STATCOM, her iki özel güçten dere bağlı olarak birbirine bağlı olarak bağlantı kurmaz.

Çelik değirmenlerde elektrik fırınları özellikle ağır enerji kalitesi sorunları üretir, flicker dahil - algılanabilir ışık flicker in in incandescent lights. A STATCOM, herhangi bir flicker mtasyonun en hızlı yanıtını verir, flicker ciddiyetle indekslemesi:0)Pst), 5–8 ila 10 arasında IEC 61000-4-15 limiti altında, yüksek çözünürlükte sabit motorlardan başlayarak, yüksek çözünürlükte yapılan tüm aralıkları kapsar.

Harmonic Filtreleme

Lineer olmayan yükler - değişken frekans sürücüleri, retifiers, yay fırınlar ve giderek artan elektrik araç şarj cihazı - gerilim dalgalama için geri yükleme sağlayan mevcutlar. Sonuç olarak harmonik bozulmalar, ancak sistem imkansızlığı ile yeniden etkileşime girerler, iletişim sistemleri ile müdahale eder ve kapasitör bankalarının hızla yaşlanması. Pasif filtreler belirli frekanslara ayarlanırlar, sabit frekanslar için maliyet-devlet harmonik kesintiye neden olur, ancak sistemi imkansız hale getirmeye hassastırlar ve harmonik spektrumları değiştirmeye adapte olabilirler.

FACTitigationS teknolojisi, uygun kontrol algoritmaları ile bağlantılı STATCOM, en endüstriyel sistemlere karşılaştırıldığında, onları hızlı bir şekilde monte eden VSC tabanlı kontrolörlerin geçiş noktası haline getirir.A sht- bağlantılı STATCOM, uygun kontrol algoritmaları ile bağlantılı olarak, en endüstriyel sistemlerde hakim harmonikleri birleştirerek, küçük bir filtre aralığına kadar entegre eder.

Reaktif Güç Dengesi ve Yük Balancing

Parasız yükler ve zayıf güç faktörü, hat kayıplarına neden olur, mevcut dönüştürücü kapasiteyi azaltır ve tedarik performansını dengelemek için gerekli olan gerilime neden olur. Shunt kontrolörler diğer fayda müşterileri için dinamik üç fazlı dengesizlik ve güç faktörüne karşı bir şekilde dengelemek için reaktif bir tazminat sağlayabilir (yalnızca dağıtım kayıplarına bağlı olarak), genişletilmiş ekipman ömrüne ve yüksüzlüğün tüm yük devrelerini dengelemek için gerekli geri yükleme veya yük devrelerini azaltır.

Yenilenebilir Enerji ve Modern Izgaralarla entegrasyon

Bu kaynaklar, yüksek yenilenebilir enerji koşullarıyla dalgalanan ve şebekelerin sınırlı bir maliyetle elde ettiği hızlı büyümenin temel şekillerdeki şebeke dinamik davranışının ortaya çıkmasını sağlar.Bu kaynaklar, yüksek yenilenebilir parkların ölçeğinde daha az doğal hale getirir ve şebeke rahatsızlıkları ile sınırlı bir hata akımı sunar. FACTS cihazları, stabilite ve güç kalitesini korurken bu kaynakları bütünleştirerek kritik bir rol oynar.

Gerilim Ride-Through ve Grid Code Compliance

Dünya çapındaki çubuk kodları rüzgar ve güneş çiftlikleri geçici hataları sırasında bağlantı ve destek gerilimi olarak kalmasını gerektirir - düşük gerilimli sürüş (LVRT) ile modern inverterler, hataları sırasında reaktif mevcut olan yükleme seviyelerini tedarik edebilir, bu kapasiteleri genellikle birim başına 10-1.1 $ 'lık yüksek rüzgar parklarında çalıştırılırken, özellikle de Tip 3 doubly-fedilen indüksiyon jeneratörleri kullanarak, merkezi bir STATCOM veya SVC ile bağlantı kurma yeteneği ile bağlantılı olarak yüksek basınç noktalarında - yüksek basınç oranlarında bile sınırlıdır.

Benzer şekilde, güneş PV santralleri güneşli ama zayıf ağlar sürekli gerilim korumak için shunt FACTS'yi dağıtıyor ve gerilim artışı nedeniyle daha fazla gerginlik dalgalanması gerektirmiyor. bulut geçicilerinden gelen hızlı gerilim dalgalanmaları -% 200 MW güneş çiftliğine% 30 saniyeden az bir sürede düşmesine neden olabilir - hem de SVC hem yenilenebilir bitkiyi hem de bağlantılı ızgara ekipmanlarını korumak için etkili bir şekilde pürüzsüz bir şekilde güç ekleyebilirsiniz.

Güç Smoothing ve Ramp Rate Control

Bulut geçicileri ve rüzgar gustleri, DC bağlantıdaki hızlı güç dalgalanmalarına neden olur ve ağ kod rampa limitlerini ihlal edebilir.S-ESS yapılandırma sistemleri (BESS) genellikle düzelme için kullanılır, bir STATCOM, küçük bir BESS veya süper kapasiteye sahip bir araya gelir ve DC bağlantıdaki yüksek çözünürlükte aktif ve reaktif güç akışı sağlar.Bu karma FACTS-ESS yapılandırması, sabitleştirilmiş jeneratörler ile beslenir ve sabitlenebilirlik sağlar.

İngiltere ve İrlanda'daki son projeler bu yaklaşımın etkinliğini gösteriyor: bataryanın düşük gerilimli bir yerde aktif gücü pürüzsüz hale getirdiğinde, bu birleşik yükleme süresine% 0.5 oranında daha az maliyetle karşılıksız olarak, iletim sistemi operatörünün ihtiyaçlarını karşılamak için yalnızca 50 Mvar STATCOM'u tek başına yük devre dışıyor.

H999 ve Multi-Terminal Grids ile Synergy

Line optimize dönüştürücü (LCC) H999 sistemleri önemli bir reaktif güç tüketiyor - yakınlardaki STATCOM veya SVC, stabil bir kompresyon riski için AC sistemi gücüne güveniyor ve H999 bağlantılarının sonunda yüksek güç transfer seviyelerinde çalışabilmesine olanak tanır.

Entegre bir FACTS-H999 arayüzü kavramı, özellikle deniz rüzgar bağlantıları için çekiş kazanıyor. a single MMC tabanlı STATCOM at the onshore interconnection point handles reaktif güç, harmonik filtreleme ve gerilim kontrolü aynı anda, H999 bağlantı bölmesi güç transferini azaltırken, aparalama oranını azaltır ve aparalamanın tek bir noktası sağlar.

Hedefler ve Gelecek Yollar

Yarı iletken teknolojinin ve kontrol teorisinin evrimi, FACTS yeteneklerini yeni seviyelere itmeye devam ediyor. Modüler multi level dönüştürücüler (MMC) gerilimleri daha yüksek engeller - 500 kV ve ötesinde - daha düşük geçiş kayıpları ve harmonik çıktıları ile, daha önce SVC ve mekanik olarak sabit ekipman alan uygulamaları için karşılaştırırken.

Dijital sinyal işlemcileri (DSP) ve alan programlanabilir kapı dizileri (FPGAs) şimdi, 10-100 kHz'de 1-2 mikrosaniye ve kontrol döngüsü yürütme zamanlarını, çeşitli işletim koşullarındaki daha hızlı tepki ve daha sağlam performans sağlar. Yapay zeka (AI) birden fazla FACTS cihazlarının arasından ayarlaması için uygulanır ve bunları yerel reaktif ayarlayıcılar için otomatik olarak değiştirir.

Son yüklemeler FACTS projelerinin büyüme ölçeğini ve hırsını gösteriyor. Dünyanın en büyük UPFC, 2019 yılında, Çin'de üç seri dönüştürücü ve tek bir shunt dönüştürücü güç akışına karşı üç paralel 500 kV koridorları, düşük maliyetli ve transfer kapasitesinin artırılması için.

FACTS yüklemeleri için dijital ikizler [Döneticileri için [Döneticileri:0))) ile fiziksel cihazın davranışını yansıtan fiziksel modeller - bu operasyonel risk ve gerçek zamanlı performans optimizasyonunu azaltır.FACTS yüklemelerine karşı ölçülen performansı karşılaştırarak, başarısızlıktan önce düzeltmeleri tespit eder, zaman aralıklarına dayanan planlama bakımı ve gerçek sistem için kontrol parametrelerini optimize eder.Bu, operasyonel risk azaltır ve ekipman ömrünü 5-10 yıl boyunca genişletir.

FACTS'in geniş yer izlemesi, ağ stabilizasyonu için yeni olanaklar açıyor. PMU'lardan gelen fasor verileri kullanarak, iletişim hatalarıyla çalışan merkezi bir baraj, STATCOM ve SVC kurulumları, bir interconnection boyunca yeni olasılıklar açıyor, ancak şifreleme ara-taakeri kontrolleri tek bir cihazın sadece 10 m'un altında gecikmeli ve iletişim hatalarıyla çalışan geniş çaplı kontrol tasarımları sağlar. Cybersecurity endişelendiriyor.

İleriye baktığımızda, yüksek şarj cihazı ile yüksek basınç şarj cihazı ile yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Güvenilir, Değişen Enerji Dünyasında Yüksek kaliteli Güç

Elektrik şebeke merkezileştirilmiş, öngörülebilir bir nesilden dağınık, değişken ve dönüştürücü-dominated modele geçiş yapıyor. Bu geçiş, istikrar ve güç kalitesini korumak için yeni araçlar talep ediyor - milisans'ta tepki verebilecek, geniş bir işletim aralığı boyunca sürekli ayarlama sağlar ve mevcut altyapının kullanımı ile sorunsuz bir şekilde entegre edilir.

FACTS için ekonomik durum yenilenebilir enerji penetrasyonu artışları olarak güçlendiriyor. $ 200 Mvar STATCOM 15-20 $ için kurulu olan her megavat, ABD'de $ 1,3 milyon dolar olan yeni aktarma süresine kıyasla, 5-10 yıl boyunca 5 ila 200 $ değerindeki bir miktar yeni aktarma kapasitesinin 200-400 MW'lık bir kısmını kısıtlayıcı bir koridorda - 50-100 $ değerindeki maliyetle karşılaştırıldığında, yeni iletim süresine kıyasla, 200-500 $ değerinde bir artış göz önüne alındığında, ekonomik gecikmeler dikkate alınır.

Yenilenebilir penetrasyon derinleşiyor ve tüketiciler enerji geçişinin ayrılmaz bir parçası olmasını talep ediyor, FACTS'in stratejik dağıtımı, milisaniyeler içinde tepki verme yeteneği, AI ve model tahmin edilebilir kontrol kaynaklarına dayanan, bu sistemlerin hibrit mekanik geçiş gibi ayrılmaz bir parçası olmasını sağlıyor; tüm kullanıcılara daha verimli, verimli ve temiz bir elektrik kazandırıyor.