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2 输电环节
2.1 高压直流输电(HVDC)
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点,对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网,高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流阀试验工程在瑞典建成,取代了原有的汞弧阀换流器,标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2.2 基于电压源换流器(VSC)的柔性直流输电
近年来,直流输电技术又有新的发展,基于电压源换流器(Voltage Sourced Converter,VSC)的柔性直流输电VSC-HVDC是一种以VSC和脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术为基础的新型直流输电技术,采用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器,应用脉宽调制技术进行无源逆变,解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题,同时大幅度简化设备,降低造价,可用于孤岛供电、城市配电网增容改造、交流系统间互联和大规模风力发电厂并网等。世界上第一个采用IGBT构成电压源换流器的柔性直流输电工业性试验工程于1997年投入运行。
2.3 柔性交流输电(FACTS)
FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期,是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可实现对交流输电功率潮流的灵活控制,大幅度提高电力系统的稳定水平。现有的FACTS设备及其在电网中的功能如表1所示。20世纪90年代以来,国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其中SVC是通过晶闸管控制电容器组的投切来调节输出无功的大小,设备结构简单,控制方便,成本较低,所以较早得到应用。其他的如STATCOM(美国/日本/中国)、TCSC(德国/美国)、UPFC(美国)和CSC(美国)也都有实际的工程应用。
3 配电环节
“用户电力技术” (Custom Power Technology)的概念是美国的N.G.Hingorani博士于1988年提出的,该技术是将大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来,以用户对电力可靠性和电能质量要求为依据,为用户提供其特定要求的电力供应技术。用户电力技术又称DFACTS,是FACTS技术在配电网中的延伸。目前主要的DFACTS设备及其功能见表2所示。他们可以根据用户的需求,实现平抑系统谐波、消除电压闪变和不对称、补偿功率因数和负荷波动等功能。
在智能配电网的电力电子装置中,值得一提的是智能万用变压器(IUT)。不同于传统的线圈式变压器,它是基于电力电子技术(由多级逆变器组成)的变压器。作为美国EPRI ADA项目中的一个基础性的装置,IUT已接近市场化。见于报道的IUT的额定功率为20 kVA,输入相电压为2.4 kV,输出的额定电压为120V/240V。除了传统变压器的功能外,IUT可向用户提供可选择的服务项目,如直流或400 Hz的电力,由单相到三相的转换、调压、谐波过滤、下陷校正;它还可以改善系统运行效益,如设计标准化(减少了备件的库存量),消除了危险的液体介质(油),减小了重量和尺寸,内置传感器具有远方通讯能力,可辅助配网远程监控,也可作为可控开关遮断潮流。
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