用戶電力技術

用戶電力技術是1992年由美國提出,把大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合起來,為用戶配置所需要的電力。

概述

用戶電力技術1992年由美國 EPRI 提出,又稱為定製電力技術:把大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合起來,以用戶對供電可靠性電能質量要求為依據,為用戶配置所需要的電力。

詳細

80年代以來,電力電子學已逐漸成為一門新興交叉邊緣學科,與此相對應的現代電力電子技術也得到迅速發展。以計算機技術和功率半導體製造技術為基礎和先導,開關器件功率處理能力和切換速度有了顯著提高。採用電力電子裝置等高新技術,在高效使用電能上已越來越多地被人們所認識。
用戶電力技術(CustomPower)是美國電力科學研究院(EPRI)的N.G.Hingorani博士繼在1986年提出柔性交流輸電技術(FlexibleACTransmissionSystem,簡稱FACTS)之後,於1988年針對配電網中供電質量問題提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題採用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
FACTS技術和用戶電力技術都是以大功率可控矽為基礎,與傳統的電力系統技術相比具有精確、快速、靈活等特點,是解決電能質量問題的有效手段。根據解決問題的出發點不同,這兩種技術分屬於系統側技術與用戶側技術。柔性輸電裝置側重於輸電系統,具有工作電壓高,裝置容量大等特點,其功能常常是為滿足一個區域的多數用戶而設計的;用戶電力裝置側重於配電系統,具有工作電壓低,裝置容量小等特點,其功能往往是根據少數用戶的要求而設計的。儘管兩種技術的側重點不同,使用目的和經濟評價標準不同,但是在使電網高度柔性化,提高輸電能力的效果上是一樣的。有些裝置甚至既可以用於輸電網,又可以用於配電網,例如有源濾波裝置(ActivePowerFilter)和同步並聯補償器(STATCOM)等等。因此可以把柔性輸電技術與用戶電力技術看作同一種技術在電力系統不同方面的套用。
根據工作原理,用戶電力技術可以分為基於半可控器件-晶閘管的,利用其開關特性調節無源器件如電容和/或電抗的等效阻抗,以達到改變系統參數的目的的第一代阻抗調節型控制器,如SVC和TCSC等。以及以全可控器件如IGBT,GTO等所構成的電壓和電流源變流器所產生的同步電壓(或電流)來對系統的電壓和電流進行控制的第二代同步電源控制器,如同步並聯補償器STATCOM,同步串聯補償器和統一潮流控制器UPFC等。上述在輸電系統中得到迅速發展和經過實際運行考驗的控制器實際上均可以有效地套用於配電系統。
目前,FACTS已被國內外一些權威的專家預測為電力系統“新時代的三項支撐技術(柔性交流輸電技術、先進的能量管理系統技術和綜合自動化技術)之一”,和“現代電力系統中三項具有變革性影響的前沿課題(柔性交流輸電技術,智慧型控制和基於GPS的動態安全分析與監測系統)之一”。
FACTS採用電子式的開關操作,無機械磨損,速度快(毫秒級);既可以斷續調節,也可以連續調節被控系統的參數。這些特點可大大提高控制的靈活性,對系統暫態穩定性、動態品質的提高是有益的。
傳統電力系統的電能質量問題一般僅是關注系統的穩態情況下是否供電可靠,事實上,對於大部分傳統設備來說,短時間的電壓電流變化對設備的影響不大,甚至當供電在一定範圍內變化的情況下也可以保證工作。但隨著電子和信息技術的飛速發展,企業中自動生產線、精密加工工業、計算機系統、機器人等先進技術使用日益廣泛,家庭用戶和商業用戶中計算機、複印機等現代化辦公設備使用也越來越普遍,供電系統故障或電能質量惡化很可能會帶來極為嚴重的影響,因此現在用戶對電能質量的要求要遠比以前嚴格。對於敏感的電力電子設備或信息設備來說,即使幾個周期的供電中斷,或電壓跌落都將影響這些設備的正常工作,造成巨大的經濟損失。由於用戶要求的提高,保證用戶的供電質量就成為一個非常重要而困難的課題,比如一次雷擊都會影響在方圓幾千平方公里內任一敏感負荷的正常運行,因此要保證用戶的電能質量依靠傳統的設備和方法是不行的。
FACTS的提出在全世界引起很大反響,各國的電力研究機構、高等院校和製造廠家都開展了這方面的研究工作。美國、日本及歐洲一些已開發國家已投入大量資金和人力進行研究開發,包括對現行網路的評估、硬體設備的開發及FACTS裝置在電力系統中的配置套用等。國際大網路會議(CIGRE)也於1990年成立了相應的專門研究小組,並多次召開專門的國際性學術會議。

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