【摘 要】 以灵活交流输电系统(Flexible AlternatingCurrent Transmission System-FACTS)技术、高压直流输电技术为代表的大功率电力电子装置作为电力系统的最新应用成果，在提高互联电网可靠性上有更广泛的应用前景，文中综述了FACTS装置在电力系统各方面动态特性研究，以及高压直流输电的运行控制原理。指出当系统出现异常状况时，由于电力电子装置内部的特性限制使系统呈现出异常的动态特性，从而影响了系统的可靠性。为此，文中提出了研究大功率电力电子底层控制特性的必要性，以及FACTS装置应用在交直流电力系统中的一些亟待解决的问题。
【关键词】 电力系统 电力电子 FACTS 高压直流 动态特性
1 引言
目前，随着电网互联的规模越来越大，保证并且提高电力系统运行可靠性已经越来越引起人们的重视；众所周知，提高电网的充裕度是确保电网运行可靠性的最基本的措施，关键所在即是如何大幅度提高超高压交流输电系统的输电能力。而以FACTS技术为代表的大功率电力电子换流技术及高压直流输电技术的引入，可以改善电力系统可控性及可靠性，从而使大幅度提高输电线路的传输能力及电网的可靠性成为可能，这方面国内外学者已经做了很广泛且深入的研究。
但是，当系统出现异常情况时，由于FACTS装置本身的特点及其与电力系统的相互作用，往往导致FACTS本身的不可靠，进而又引起系统的异常动态行为，对此目前的相关研究却很少。
随着直流输电应用的越来越广泛。如何利用直流本身的特点提高系统的输电能力，以及如何将FACTS装置与直流控制进行协调以提高整个电网的可靠性，这两方面也越来越成为研究的热点。
基于此，本文总结了FACTS装置在电力系统各个方面的特性研究及其对系统产生的影响，集中体现在3个方面：潮流控制；对继电保护的影响；阻尼控制(阻尼控制包括抑制低频振荡和抑制次同步谐振两方面)，将在下面各节中逐一阐述。随后深入介绍了高压直流输电的控制原理及新型电压源换相直流输电(VSC—HVDC)技术：最后提出FACTS在大互联电网及交直流互联电网中的应用前景。
2 潮流控制
2．1 潮流控制能力的研究
对于潮流的控制研究主要是稳态研究，FACTS装置的潮流控制方式主要有3种：(1)串联补偿，如可控串补(Thyristor Control Series Compensation—TCSC)、静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Com-pensation-SSSC)；(2)并联补偿，如静止同步补偿器(Static Svnchronous Compensation—STATCOM)；(3)移相调节，如可控移相器fThyristor Control Phase Shm—TCPS)；若要实现两种或是三种控制目的．则可以使用统一潮流控制器fUnified Power Flow Controller-UP．FC)或可转换静止补偿器(Controllable Static Comoen．sation-CSC)…。以前所做此方面的研究大多是计及FACTS装置的潮流计算分析．而对FACTS装置的潮流控制能力的研究却不多也不够深入．
在FACTS装置中．并联控制的如STATCOM等．因其对输电线路输入功率的影响较小．故研究的关键是串联FACTS装置的潮流控制能力。在文献[2]中指出潮流控制能力主要取决于装置的类型和输电线路的初始自然功率的分布情况。总结有如下两点：
(1)UPFC和TCPS的控制域：其中心和线路的自然功率有关：其控制范围只与相应FACTS装置的串联电压源模值比和线路阻抗值Z有关。
(2)TCSC的控制域：其中心和半径都与线路的自然潮流分布、‰和参数z有关。当支路R／X值较小时，TCSC控制域的半径比UPFC的大许多。当线路的自然功率较小(在坐标原点附近时)．则其控制范围比TCPS小：当线路的自然功率分布远离坐标原点时．则TCSC的控制范围比TCPS大。
由分析可知．UPFC的潮流控制能力最强：TCSC和TCPS的潮流控制能力的强弱则与线路的自然功率分布有关。
对于其他串联FACTS装置，如SSSC．它相当于在线路上串联一个三相同步电压源．其幅值与线路电流无关．而方向与线路电流正交．可提供感性或容性的补偿。可以提供较高的串联补偿度．而且也不似TCSC．要受次同步谐振等约束的影响．因此其潮流控制域比TCSC的要大许多。但有关SSSC的潮流控制实际应用还有待进一步研究。
利用FACTS进行潮流控制．可以实现潮流的实时快速调节，其中。TCSC和直流共同作用。可以进行有效地有功无功调节；而STATCOM在静态时．只能调节电压；UPFC和TCPS，既可进行有功调节．也可进行无功调节。因此，在互联系统进行潮流控制时．不仅要考虑不同装置的潮流控制能力，而且要考虑到不同装置控制效果的差别。特别是在研究联网方式时还应考虑不同的FACTS装置之间的相互作用。
2．2 潮流控制算法的研究
目前由于电网互联规模的增大．装设的FACTS装置越来越多．而如何利用多个FACTS装置之间的协调控制互联电网潮流．使其有最大可能的输出功率已经越发引起人们的关注。而解决这一问题的关键在于．如何建立多个FACTS之间的协调控制模型。这是一个优化的问题，由于各个FACTS装置之间的相互影响．若计算方法不当容易导致迭代振荡．使迭代次数大大增加．甚至不收敛。而且大电网本身就是一个复杂的强非线性系统，再加上多个FACTS装置的协调约束，更加强了系统的非线性性，因此常规的线性方法失去效用：以往常用的算法主要有遗传算法、人工神经网络算法等[3]。
2．3提高区域间可用输电容量的研究
可用传输容量(ATC)受诸多因素的制约．如暂态稳定约束，电压稳定约束，线路传输容量约束．电压限值约束等，可用输电能力值还受电力系统发电模式、负荷水平、网络运行方式、故障集等的影响。文献f7]中指出．在静态约束下，ATC的值主要受节点电压约束和网络传输容量约束。对于由节点电压约束的限制而导致的制约ATC容量的问题．可以考虑在受电区域增加无功电源的容量或配置无功补偿等。对于由于线路传输容量约束而导致的制约ATC容量的问题．最好的办法是考虑使用FACTS装置，它是通过改变网络的参数来调节系统的潮流，使得网络的输送容量得到充分的利用。
文献[7]还指出，可以通过优化潮流算法得到FACTS装置的最优控制参数．FACTS的安装位置对提高ATC的效用有很大影响．而前提则是在安装FACTS
