24
Современные управляемые
источники реактивной
мощности и их применение
в электроэнергетических системах.
Часть I
УДК
621.3.016.25:621.316.72.001.24
В
предлагаемой
вниманию
читателей
серии
статей
авторы
подробно
рассматривают
современные
технологии
FACTS
и
их
применение
в
современных
электроэнергетических
системах
,
в
том
числе
в
Единой
национальной
электрической
сети
России
(
ЕНЭС
России
).
С
овременные
электроэнергетические
системы
(
ЭЭС
)
явля
-
ются
сложными
динамическими
системами
с
глубокими
взаимными
связями
,
начиная
от
внутренних
соединений
(
связей
)
на
территории
электростанций
и
подстанций
до
межсистемных
соединений
.
Прагматический
смысл
соединений
линий
электропередачи
(
ЛЭП
)
локальных
ЭЭС
в
единую
энерге
-
тическую
систему
заключается
в
том
,
что
,
кроме
транспортировки
электроэнергии
,
необходимо
объединение
электростанций
и
узлов
нагрузки
с
целью
минимизации
суммарных
затрат
на
производство
электроэнергии
.
Такие
соединения
позволяют
использовать
раз
-
новременность
максимумов
нагрузки
в
локальных
ЭЭС
,
доступ
-
ность
источников
топлива
и
т
.
д
.
С
другой
стороны
,
поскольку
по
-
требление
электроэнергии
неуклонно
растет
,
ЭЭС
становятся
все
более
сложными
в
эксплуатации
и
,
соответственно
,
менее
надеж
-
ными
.
Это
приводит
к
большим
неуправляемым
потокам
мощно
-
сти
,
чрезмерной
реактивной
мощности
в
различных
частях
систе
-
мы
,
большим
динамическим
колебаниям
между
различными
ЭЭС
и
даже
нехватке
ресурсов
.
Для
решения
задач
управления
и
защиты
в
современных
ЭЭС
широко
используются
микроэлектроника
,
компьютеры
и
высоко
-
скоростные
каналы
связи
(
оптико
-
волоконные
,
спутниковые
и
др
.).
Однако
быстродействие
силовых
управляющих
схем
в
совре
-
менных
ЭЭС
ограничено
механически
переключаемыми
устрой
-
ствами
,
скорость
срабатывания
которых
сравнительно
невысока
.
Другая
связанная
с
этим
проблема
заключается
в
том
,
что
управ
-
ление
нельзя
формировать
с
очень
высокой
частотой
,
посколь
-
ку
механические
устройства
имеют
тенденцию
к
очень
быстрому
износу
по
сравнению
со
статическими
устройствами
.
Из
-
за
этого
,
особенно
в
переходном
режиме
,
ЭЭС
являются
не
вполне
управ
-
ляемыми
.
Чтобы
обеспечить
безаварийное
функционирование
ЭЭС
,
проектировщики
,
инженеры
-
энергетики
и
оперативно
-
дис
-
петчерский
персонал
используют
большое
разнообразие
ориги
-
нальных
методов
как
строго
математического
,
так
и
эмпирическо
-
го
и
эвристического
происхождения
,
реализуемых
,
как
правило
,
за
счет
больших
эксплуатационных
резервов
и
избыточности
сети
.
Эти
активы
могут
быть
использованы
более
эффективно
при
рациональном
(
оптимальном
)
применении
технологии
(
концеп
-
ции
)
управляемой
гибкой
электропередачи
переменного
тока
или
в
соответствии
с
терминологией
IEEE — Flexible AC Transmission
Systems (FACTS) [1–25].
управление сетями
Мисриханов
М
.
Ш
.,
д
.
т
.
н
.,
профессор
ФГБОУ
ВО
«
Ивановский
госу
-
дарственный
энер
-
гетический
университет
им
.
В
.
И
.
Ленина
»
Рябченко
В
.
Н
.,
д
.
т
.
н
.,
профессор
ФГБОУ
ВО
«
Национальный
исследовательский
университет
МГТУ
им
.
Н
.
Э
.
Баумана
»
Гаджиев
М
.
Г
.,
к
.
т
.
н
.,
заведующий
НИЛ
АРС
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Ключевые
слова
:
Электроэнергетические
системы
,
источники
реактивной
мощности
,
устройства
FACTS,
системы
управления
,
режимы
электроэнерге
-
тических
систем
Keywords:
power systems, reactive
power sources, FACTS
devices, control systems,
power system modes
25
Многие
из
идей
,
которые
легли
в
основу
концеп
-
ции
FACTS,
зародились
десятки
лет
назад
[1–10].
Веников
В
.
А
.
в
монографии
[3],
анализируя
усло
-
вия
самораскачивания
синхронных
машин
,
показал
,
что
применение
продольной
емкостной
компенса
-
ции
в
ЛЭП
,
установка
промежуточных
синхронных
компенсаторов
,
реактивное
сопротивление
кото
-
рых
не
отрегулировано
должным
образом
,
может
приводить
к
соотношениям
между
активным
и
ре
-
активным
сопротивлениями
в
линии
,
при
которых
возникает
самораскачивание
синхронных
машин
.
Заметим
,
что
только
в
1984
году
американский
ученый
-
энергетик
Н
.
Г
.
Хингорани
(28
лет
спустя
)
вы
-
сказал
мысль
,
являющуюся
развитием
предложения
В
.
А
.
Веникова
:
использовать
современную
высоко
-
вольтную
преобразовательную
технику
для
электро
-
передачи
переменного
тока
с
целью
коренного
улуч
-
шения
ее
характеристики
так
,
чтобы
вместо
влияния
на
электромеханические
процессы
в
синхронных
ма
-
шинах
воздействовать
на
электронные
устройства
,
включенные
непосредственно
в
ЛЭП
[21].
Проблема
регулирования
компенсаторов
ре
-
активной
мощности
в
различных
ЛЭП
подробно
обсуждалась
в
работах
советских
ученых
1950–
1970
годов
,
при
этом
были
предложены
достаточно
эффективные
способы
ее
решения
[1, 5, 7–10].
Как
отмечено
в
[2, 4–10],
во
второй
половине
XX
века
в
нашей
стране
были
созданы
опытно
-
про
-
мышленные
образцы
управляемых
статических
источников
реактивной
мощности
.
Однако
их
ши
-
рокому
внедрению
препятствовало
отсутствие
вы
-
сокомощных
электронных
вентилей
(
главным
обра
-
зом
полностью
управляемых
тиристоров
).
Несмотря
на
сказанное
,
нужно
отметить
,
что
как
интегрированный
подход
технология
FACTS
пред
-
ставляет
из
себя
все
-
таки
новую
концепцию
,
ко
-
торая
в
основном
оформилась
как
многогранное
научно
-
техническое
направление
в
80–90-
е
годы
XX
столетия
[1, 2, 4–25].
Сегодня
в
мире
по
пробле
-
мам
FACTS
опубликовано
десятки
тысяч
только
на
-
учных
работ
.
Основную
задачу
технологии
FACTS
можно
сформулировать
как
обеспечение
научно
-
технического
прорыва
в
области
силовой
электроники
для
высоких
,
сверх
-
высоких
и
ультравысоких
напряжений
с
целью
улучшения
управления
потоками
мощности
на
стороне
высокого
,
сверхвы
-
сокого
и
ультравысокого
напряжения
сети
как
в
установившихся
,
так
и
в
переходных
режимах
ЭЭС
.
Новая
реальность
создания
сетей
электропередачи
с
силовым
электрон
-
ным
управлением
привела
к
новым
спо
-
собам
разработки
и
создания
силового
электрооборудования
,
изменив
подходы
и
процедуры
планирования
режимов
ма
-
гистральных
и
распределительных
сетей
энергопередачи
.
Эти
разработки
могут
из
-
менить
характер
операций
на
энергорынке
из
-
за
появления
возможности
высокоско
-
ростного
управления
потокораспределе
-
нием
мощности
.
Благодаря
множеству
присущих
ей
многообещающих
экономических
и
технических
достоинств
технология
FACTS
сознательно
поддер
-
живается
производителями
электрооборудования
,
систем
энергоснабжения
и
научно
-
исследователь
-
скими
организациями
во
всем
мире
.
Наиболее
важным
является
тот
факт
,
что
тех
-
нология
FACTS
открывает
новые
возможности
для
управления
потоками
мощности
как
в
существую
-
щих
,
так
и
в
новых
или
модернизируемых
ЛЭП
.
Эти
возможности
возникают
благодаря
способности
ис
-
полнительных
устройств
технологии
FACTS
управ
-
лять
взаимосвязанными
параметрами
,
определяю
-
щими
функционирование
ЛЭП
,
включая
реактивное
сопротивление
,
ток
,
напряжение
,
углы
фазовых
сдвигов
между
напряжениями
в
узлах
сети
,
за
-
тухание
колебаний
на
различных
частотах
и
т
.
д
.
Устройства
FACTS
могут
обеспечивать
пропускную
способность
ЛЭП
вплоть
до
допустимого
теплово
-
го
предела
(
предела
термической
стойкости
про
-
водов
).
СТАТИЧЕСКИЕ
ИСТОЧНИКИ
РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
В
ЭЭС
Технология
FACTS
представляет
собой
не
един
-
ственное
высокомощное
автоматическое
устройство
(
регулятор
,
контроллер
),
а
семейство
устройств
,
каждое
из
которых
может
применяться
как
индиви
-
дуально
,
так
и
во
взаимодействии
с
другими
устрой
-
ствами
для
управления
одним
или
б
ó
льшим
числом
взаимосвязанных
параметров
ЭЭС
.
Оптимально
или
рационально
спроектирован
-
ное
и
установленное
устройство
FACTS
может
обе
-
спечить
преодоление
специфических
ограничений
ЛЭП
или
участка
сети
,
а
при
размещении
в
сети
определенного
количества
устройств
FACTS —
всей
энергосистемы
.
Одним
из
ключевых
элементов
устройства
FACTS,
общая
структура
которого
изображена
на
рисунке
1,
является
статический
источник
(
генера
-
Рис
. 1.
Общая
структура
устройства
FACTS
Статический источник
реактивной мощности
Силовая
электронная
схема управления
Электроизмерительная
схема
ЭЭС
Устройство
FACTS
№
3 (48) 2018
26
ЭЭС
Координация
реактивной
мощности
Координация
статических ИРМ
Регулятор
Регулируемые
конденсаторные
батареи
и
реактор
Нерегулируемые
конденсаторные
батареи
и
реактор
Синхронные
компенсаторы
Регулятор
Поток реактивной мощности
тор
или
потребитель
)
реак
-
тивной
мощности
(
ИРМ
).
Известно
,
что
ИРМ
спо
-
собны
потреблять
или
вы
-
давать
(
генерировать
)
реак
-
тивную
мощность
в
зависи
-
мости
от
выставленного
ре
-
жима
и
заданных
характери
-
стик
ЭЭС
.
К
ИРМ
относятся
статические
и
синхронные
компенсаторы
реактивной
мощности
.
В
статическом
компенсаторе
,
в
отличие
от
синхронного
компенсатора
,
отсутствуют
механические
вращающиеся
части
.
Он
состоит
из
стационарных
устройств
,
осуществляющих
потребление
и
генерацию
реактивной
мощности
,
а
так
-
же
регулирующих
устройств
(
рисунок
2),
управляющих
процессом
потребления
и
ге
-
нерации
.
Из
типовой
вольтампер
-
ной
характеристики
(
ВАХ
)
ИРМ
,
приведенной
на
ри
-
сунке
3,
видно
,
что
данный
источник
в
пределах
сво
-
ей
рабочей
характеристи
-
ки
способен
регулировать
напряжение
в
точке
под
-
ключения
.
Поскольку
у
ста
-
тического
компенсатора
отсутствует
механическое
запаздывание
,
его
быстродействие
при
надле
-
жащем
управлении
может
быть
сколь
угодно
вы
-
соким
.
Известно
,
что
статический
компенсатор
можно
представить
нагрузкой
с
положительной
реактив
-
ной
мощностью
Q
> 0,
когда
он
работает
в
индуктив
-
ном
режиме
и
потребляет
реактивную
мощность
,
и
отрицательной
реактивной
мощностью
Q
< 0
в
емкостном
режиме
,
когда
реактивная
мощность
выдается
в
электрическую
сеть
.
Эквивалентное
представление
ИРМ
основано
на
шунтовой
реак
-
тивной
проводимости
B
= ±
Q
/
U
2
:
положительной
в
индуктивном
(
B
> 0)
и
отрицательной
в
емкостном
режиме
(
B
> 0).
ИРМ
широко
применяются
в
современной
элек
-
троэнергетике
при
решении
следующих
актуаль
-
ных
задач
:
1)
регулирования
напряжения
;
2)
симметрирования
нагрузки
;
3)
повышения
предела
динамической
устойчивости
;
4)
демпфирования
различных
колебаний
в
ЭЭС
(
в
том
числе
субсинхронных
колебаний
);
5)
ограничения
временных
перенапряжений
;
6)
компенсации
реактивной
мощности
на
преоб
-
разовательных
подстанциях
электропередачи
и
вставок
постоянного
тока
(
ППТ
и
ВПТ
);
7)
повышения
пропускной
способности
ЛЭП
.
Требуемый
эффект
от
управления
в
одних
за
-
дачах
достигается
при
низкочастотном
регулирова
-
нии
,
которое
обеспечивают
обычные
механические
выключатели
,
коммутирующие
реактор
или
конден
-
саторные
батареи
(
КБ
).
При
быстрых
изменениях
режима
ЭЭС
необходимый
результат
может
быть
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
Рис
. 2.
Структура
компенсации
реактивной
мощности
в
ЭЭС
Рис
. 3.
Типовая
вольтамперная
характеристика
ИРМ
+
>
−
<
ном
U
Диапазон регулирования
огр
(
0)
I
Q
огр
(
0)
I
Q
U
I
27
ИРМ
a
U
b
U
c
U
сим
ab
jB
сим
bc
jB
сим
ca
jB
ab
ab
G
jB
+
bc
bc
G
jB
+
ca
ca
G
jB
+
достигнут
только
благодаря
применению
быстро
-
действующих
тиристорно
-
управляемых
статиче
-
ских
ИРМ
—
устройств
FACTS.
Рассмотрим
пере
-
численные
выше
задачи
последовательно
и
более
подробно
.
Регулирование
напряжения
В
ЭЭС
с
небольшой
мощностью
КЗ
(
слабых
ЭЭС
),
либо
в
ЭЭС
с
длинными
линиями
,
образующими
сла
-
бые
межсистемные
связи
,
напряжение
в
значитель
-
ной
мере
зависит
от
изменения
нагрузки
и
оператив
-
ного
состояния
таких
элементов
системы
,
как
ЛЭП
,
реакторы
,
КБ
и
трансформаторы
.
С
ростом
нагрузки
напряжение
в
ЭЭС
существенно
снижается
вплоть
до
возникновения
лавины
напряжения
(voltage collapse).
Это
приводит
к
массовому
отключению
нагрузки
за
-
щитой
.
При
малой
нагрузке
,
наоборот
,
на
линиях
возникают
перенапряжения
,
вызванные
емкостной
перекомпенсацией
системы
и
перевозбуждением
син
-
хронных
машин
.
Перенапряжения
и
,
как
следствие
,
насыщение
трансформаторов
приводят
к
появлению
высших
гармоник
в
токе
и
напряжении
сети
(
кратным
гармонике
основной
частоты
),
резонансам
на
этих
гармониках
,
обусловленным
наличием
в
сети
КБ
,
кабельных
линий
и
емкостного
сопротивления
ЛЭП
.
При
определенных
уровнях
перенапряжений
сраба
-
тывают
и
разрушаются
разрядники
,
перегружаются
КБ
,
трансформаторы
и
другое
силовое
оборудование
.
Качественный
характер
изменения
напряжения
на
приемном
конце
ЛЭП
при
слабой
связи
с
системой
показан
на
рисунке
4 [7, 12].
Как
видно
из
графиков
на
рисунке
4,
напряжение
на
шинах
с
ростом
нагрузки
без
компенсаторов
ре
-
активной
мощности
быстро
снижается
,
достигая
не
-
допустимо
низкого
значения
(
лавина
напряжения
).
Установка
статического
ИРМ
с
силовым
электрон
-
ным
управлением
(
устройства
FACTS)
на
шинах
на
-
грузки
позволяет
избежать
этого
явления
.
Характерными
примерами
возникновения
лави
-
ны
напряжения
являются
североамериканские
ава
-
рии
Blackout 1970, Blackout 1996, Blackout 2003,
Мо
-
сковская
авария
25
мая
2005
года
,
недавние
аварии
в
энергосистемах
Европейского
Союза
.
Симметрирование
нагрузки
Несимметричная
или
однофазная
нагрузка
влия
-
ет
на
симметрию
трехфазного
напряжения
,
особенно
в
слабых
ЭЭС
,
вызывая
несимметрию
,
перегрузку
на
элементах
системы
и
добавочные
потери
во
враща
-
ющихся
машинах
.
Применение
поперечной
компен
-
сации
реактивной
мощности
позволяет
улучшить
симметрию
нагрузки
в
ЭЭС
и
,
следовательно
,
улуч
-
шить
коэффициент
мощности
cos
[7, 22].
Симметрирование
при
резкопеременной
несим
-
метричной
нагрузке
возможно
осуществить
только
с
помощью
устройств
FACTS,
которые
должны
быть
оборудованы
пофазным
управлением
реактивной
мощностью
.
В
соответствии
с
выражением
для
мощности
S
=
P
–
jQ
=
U
2
(
G
+
jB
)
комплексная
проводимость
ре
-
активной
нагрузки
между
фазами
a
,
b
,
c
сети
может
быть
определена
в
виде
G
ab
+
jB
ab
,
G
bc
+
jB
bc
,
G
ca
+
jB
ca
.
В
этом
случае
необходимые
для
симметрирования
межфазные
поперечные
компенсирующие
прово
-
димости
составляют
значения
(
рисунок
5):
B
ab
сим
= –
B
ab
+ (
G
ca
–
G
bc
)/
√
3,
B
bc
сим
= –
B
bc
+ (
G
ab
–
G
ca
)/
√
3,
B
ca
сим
= –
B
ca
+ (
G
bc
–
G
ab
)/
√
3,
где
отрицательные
величины
–
B
ab
, –
B
bc
, –
B
ca
обе
-
спечивают
компенсацию
реактивной
мощности
,
а
(
G
ca
–
G
bc
)/
√
3, (
G
ab
–
G
ca
)/
√
3, (
G
bc
–
G
ab
)/
√
3 —
активной
мощности
.
После
обеспечения
симметрирования
нагрузки
можно
решать
задачу
улучшения
cos
(
если
конеч
-
но
cos
< 1),
или
регулирования
напряжения
,
также
возложив
эти
функции
на
устройства
FACTS.
Повышение
степени
динамической
устойчивости
Для
того
чтобы
ЭЭС
оставалась
устойчивой
при
действии
больших
возмущений
,
вызванных
ее
повреждениями
,
отключаемыми
при
помощи
коммутирующих
устройств
,
передаваемая
мощ
-
ность
должна
быть
существенно
ниже
предела
,
определяемого
статической
устойчивостью
.
Из
-
вестно
[7, 9, 10],
что
максимальная
мощность
,
при
Рис
. 4.
Изменения
напряжения
на
приемном
конце
ЛЭП
:
1 —
без
ИРМ
; 2 —
с
ИРМ
ограниченной
мощности
;
3 —
с
ИРМ
бесконечной
мощности
Рис
. 5.
Симметри
-
рование
нагрузки
U
P
1
2
3
№
3 (48) 2018
28
которой
статическая
устойчивость
сохраняется
при
малых
возмущениях
,
называется
пределом
стати
-
ческой
устойчивости
.
Рассмотрим
простейшую
ЭЭС
[7, 9, 13, 21],
схема
замещения
которой
приведена
на
рисунке
6.
Будем
считать
,
что
передаваемая
мощность
перед
по
-
вреждением
в
виде
КЗ
равна
P
1
(
рисунок
7
а
).
После
КЗ
мощность
снижается
,
переходя
скачком
с
кри
-
вой
1
на
кривую
2.
Поскольку
механическая
мощ
-
ность
турбины
синхронной
машины
еще
остается
на
постоянном
уровне
,
машина
начинает
ускорять
-
ся
до
тех
пор
,
пока
КЗ
не
будет
отключено
,
что
про
-
изойдет
при
угле
вылета
ротора
c
.
Энергия
ускоре
-
ния
представлена
площадкой
A
1
.
После
отключения
КЗ
(
кривая
3)
ротор
синхронной
машины
начинает
тормозиться
,
а
затем
продолжает
колебаться
до
тех
пор
,
пока
не
израсхо
-
дует
всю
запасенную
в
нем
кинетическую
энергию
.
Угол
вылета
ротора
дости
-
гает
своего
наибольшего
значения
,
когда
энергия
торможения
(
площадка
A
2
)
станет
равна
энергии
уско
-
рения
(
площадка
A
1
).
Если
после
КЗ
наибольший
угол
вылета
ротора
max
<
крит
,
система
сохраняет
устой
-
чивость
.
При
критическом
угле
ротора
его
колебания
не
будут
затухать
.
Если
max
<
крит
,
энергии
тормо
-
жения
достаточно
,
чтобы
вернуть
ротор
в
квазиста
-
ционарное
состояние
.
Это
и
определяет
некоторый
запас
устойчивости
при
из
-
менении
состояния
систе
-
мы
,
вызванном
большими
возмущениями
.
Если
устройство
FACTS
подключается
к
середине
ЛЭП
,
ее
пропускная
способ
-
ность
возрастает
,
как
пока
-
зано
на
рисунке
7
б
,
где
пло
-
щадка
A
3
обозначает
запас
по
мощности
.
При
такой
пе
-
редаваемой
мощности
не
-
обходима
большая
энергия
торможения
для
повышения
запаса
динамической
устой
-
чивости
.
В
некоторых
случаях
уставку
по
мощности
выби
-
рают
таким
образом
,
что
-
бы
при
квазистационарных
условиях
реактивная
мощ
-
ность
,
выдаваемая
компен
-
сатором
,
была
равна
либо
нулю
,
либо
некоторому
не
-
большому
значению
.
Это
обеспечивает
необходимую
компенсацию
во
всем
рабочем
диапазоне
устрой
-
ства
FACTS
для
поддержания
напряжения
в
после
-
аварийном
режиме
и
повышения
запаса
динамиче
-
ской
устойчивости
.
Демпфирование
колебаний
в
ЭЭС
В
предельных
режимах
ЭЭС
мощные
возмуще
-
ния
,
вызванные
аварийными
отключениями
или
подключениями
больших
нагрузок
,
довольно
ред
-
ки
.
Однако
небольшие
возмущения
возникают
до
-
статочно
часто
из
-
за
различных
коммутаций
в
сети
и
небольших
изменений
нагрузки
.
Действие
этих
возмущений
вызывает
электрические
,
механиче
-
ские
и
электромеханические
колебания
.
Последние
обычно
демпфируются
с
помощью
автоматических
регуляторов
возбуждения
генераторов
(
АРВ
)
и
при
-
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
1
A
2
A
3
A
max
P
max
2
P
o
0
o
180
max
δ
крит
δ
c
δ
i
δ
1
2
3
max
P
max
2
P
o
0
o
180
max
δ
крит
δ
c
δ
i
δ
1
A
3
A
2
A
1
2
3
1
P
1
P
Рис
. 7.
Запас
динамической
устойчивости
:
а
)
без
ИРМ
;
б
) c
ИРМ
б
)
а
)
~
ЭЭС
const
U
=
Устройство FACTS
Рис
. 6.
Схема
замещения
ЭЭС
с
устройством
FACTS
29
ставок
к
АРВ
—
системных
стабилизаторов
(
или
PSS, Power System Stabilizier),
то
есть
АРВ
сильного
действия
,
связанных
с
системой
возбуждения
гене
-
раторов
.
Недемпфируемые
колебания
мощности
,
которые
приводят
в
некоторых
случаях
к
выходу
ге
-
нераторов
ЭЭС
из
синхронизма
,
могут
быть
вызва
-
ны
сравнительно
небольшими
возмущениями
,
ког
-
да
пропускная
способность
определяется
только
сопротивлением
электропередачи
или
когда
управ
-
ление
возбуждением
генераторов
,
управление
си
-
стемой
и
характеристики
нагрузки
(
по
отдельности
или
совместно
)
вызывают
отрицательное
демп
-
фирование
и
/
или
снижение
синхронного
момента
в
машинах
.
Демпфирование
таких
колебаний
обыч
-
но
предусматривается
на
стадии
проектирования
системы
за
счет
выбора
определенной
конструкции
и
схемы
управления
возбуждением
генераторов
,
а
также
стабилизации
характеристик
нагрузок
си
-
стемы
.
С
помощью
устройств
FACTS
можно
значи
-
тельно
улучшить
демпфирование
путем
введения
соответствующих
сигналов
обратной
связи
[13–25].
В
ЭЭС
при
продольной
компенсации
индуктив
-
ного
сопротивления
ЛЭП
может
возникнуть
субсин
-
хронный
резонанс
.
Это
сложное
по
природе
и
по
-
следствиям
явление
связано
с
резонансом
емкости
КБ
и
эквивалентного
индуктивного
сопротивления
ЛЭП
и
генераторов
на
частотах
несколько
ниже
ос
-
новной
частоты
.
В
этом
диапазоне
частот
упругость
валопровода
генератора
приводит
к
возникновению
крутильных
колебаний
,
вызывая
дополнительную
раскачку
системы
.
При
этом
крутильные
колеба
-
ния
нарастают
по
амплитуде
самопроизвольно
до
выпадения
генераторов
из
синхронизма
.
Демпфи
-
рование
субсинхронного
резонанса
также
можно
эффективно
осуществлять
с
помощью
устройств
FACTS.
Компенсация
реактивной
мощности
на
преобразовательных
подстанциях
ППТ
и
ВПТ
Известно
[5, 7, 24],
что
преобразователи
ППТ
и
ВПТ
потребляют
до
половины
реактивной
мощ
-
ности
от
преобразуемой
активной
мощности
неза
-
висимо
от
способа
управления
.
При
нарушениях
режима
на
стороне
переменного
или
постоянного
тока
в
ЭЭС
возникают
переходные
процессы
,
свя
-
занные
со
значительным
потреблением
реактивной
мощности
,
которая
зависит
от
сопротивления
ЭЭС
и
режима
работы
преобразователя
.
Такие
изме
-
нения
реактивной
мощности
становятся
причиной
динамических
или
длительных
изменений
напря
-
жения
в
системе
переменного
тока
,
особенно
в
тех
случаях
,
когда
сопротивление
системы
относитель
-
но
шин
преобразователя
достаточно
высоко
.
Устройства
FACTS
в
составе
оборудования
преоб
-
разовательной
ПС
способны
регулировать
напряже
-
ние
в
системе
переменного
тока
за
счет
компенсации
реактивной
мощности
,
потребляемой
преобразовате
-
лем
или
обусловленной
переключением
фильтров
.
Они
позволяют
снизить
коммутационные
и
времен
-
ные
перенапряжения
,
вызванные
закрытием
преоб
-
разователей
,
а
также
восстановить
работу
системы
переменного
тока
при
повреждениях
.
Снижение
перенапряжений
Перенапряжения
в
ЭЭС
возникают
при
отключе
-
нии
нагрузки
в
результате
взаимодействия
индук
-
тивности
и
емкости
линии
,
емкостной
перекомпен
-
сации
,
перевозбуждении
и
увеличении
оборотов
синхронных
машин
.
Эти
перенапряжения
приводят
к
нежелательным
срабатываниям
разрядников
.
ИРМ
(
индуктивные
)
с
определенной
перегрузочной
способностью
в
режиме
потребления
реактивной
мощности
обеспечивают
быстрое
снижение
напря
-
жения
[5, 24].
Реактивная
мощность
ЭЭС
,
генерируемая
воз
-
душными
и
кабельными
ЛЭП
,
обеспечивает
переда
-
чу
мощности
в
этих
линиях
при
их
большой
нагруз
-
ке
.
Однако
при
небольшой
нагрузке
или
в
условиях
большой
зарядной
мощности
ЛЭП
напряжение
на
ней
повышается
,
особенно
в
тех
случаях
,
когда
за
-
рядная
мощность
воздушных
и
кабельных
линий
не
может
быть
скомпенсирована
.
Применение
,
осо
-
бенно
в
длинных
и
сверхдлинных
ЛЭП
,
для
этих
целей
реакторов
,
коммутируемых
выключателями
,
не
всегда
дает
удовлетворительные
результаты
.
В
этом
случае
эффективным
может
оказаться
при
-
менение
устройства
FACTS,
выполненного
в
виде
шунтирующего
реактора
,
с
помощью
которого
пере
-
напряжения
можно
ограничить
на
приемном
конце
ЛЭП
.
УПРАВЛЕНИЕ
ПОТОКАМИ
МОЩНОСТИ
В
ЭЭС
В
ЭЭС
переменного
тока
при
несущественном
на
-
коплении
(
аккумулировании
)
электроэнергии
ее
про
-
изводство
и
нагрузка
должны
быть
сбалансированы
на
всем
протяжении
эксплуатации
.
ЭЭС
являются
до
некоторой
степени
саморегулируемыми
системами
.
Если
производство
электроэнергии
меньше
нагрузки
,
то
напряжение
и
частота
в
сети
понижаются
и
,
таким
образом
,
нагрузка
становится
равной
произведенному
количеству
электроэнергии
за
вычетом
потерь
в
лини
-
ях
.
Тем
не
менее
,
такое
саморегулирование
возможно
лишь
в
небольших
пределах
.
Если
напряжение
стаби
-
лизируется
с
поддержанием
реактивной
мощности
,
то
нагрузка
будет
возрастать
,
и
,
следовательно
,
частота
будет
продолжать
уменьшаться
,
а
ЭЭС
в
конечном
счете
может
потерять
устойчивость
(
по
частоте
тока
).
В
свою
очередь
,
при
недостаточной
реактивной
мощ
-
ности
,
ЭЭС
может
стать
неустойчивой
по
напряже
-
нию
.
Если
же
выработка
электроэнергии
достаточна
,
то
активная
мощность
передается
от
ЭЭС
с
избытком
мощности
в
ЭЭС
с
дефицитом
мощности
через
все
доступные
параллельные
соединения
.
Это
зачастую
приводит
к
повышению
напряжения
в
ЛЭП
.
Характер
-
ным
для
электроэнергетики
нашей
страны
является
тот
факт
,
что
между
узлами
нагрузки
и
электростан
-
циями
существуют
большие
расстояния
,
что
приво
-
дит
к
прохождению
потока
мощности
по
очень
не
-
однородным
электрическим
сетям
из
-
за
присутствия
большого
числа
мощных
ЛЭП
с
низким
сопротивлени
-
ем
вдоль
этих
петель
.
Фактически
в
каждой
системе
магистральных
ЛЭП
существует
несколько
основных
и
большое
количество
потоков
по
второстепенным
за
-
кольцеванным
сетям
.
№
3 (48) 2018
30
Рассмотрим
простой
пример
потока
мощности
[22] (
рисунок
8)
через
две
параллельные
ЛЭП
из
ЭЭС
с
избытком
мощности
,
показанной
как
эквива
-
лентный
генератор
слева
,
в
ЭЭС
с
дефицитом
мощ
-
ности
(
эквивалентный
генератор
справа
).
Известно
[22],
что
при
отсутствии
управления
мощностью
ее
поток
обратно
пропорционален
полному
сопро
-
тивлению
ЛЭП
.
Из
-
за
этого
ЛЭП
с
более
низким
со
-
противлением
может
быть
перегружена
,
и
,
таким
образом
,
нагрузка
на
обеих
ЛЭП
будет
ограничена
,
даже
если
линия
с
более
высоким
сопротивлением
является
не
полностью
нагруженной
.
Ясно
также
,
что
не
имеет
смысла
повышать
допустимую
на
-
грузку
перегруженной
ЛЭП
,
поскольку
это
приведет
к
дальнейшему
уменьшению
сопротивления
,
даже
если
ЛЭП
с
более
высоким
сопротивлением
уже
передает
достаточную
мощность
.
На
рисунке
9
изображены
те
же
две
линии
,
но
одна
из
них
является
вставкой
постоянного
тока
(
ВПТ
).
При
использовании
ВПТ
потоки
мощности
устанавливаются
оперативно
-
диспетчерским
пер
-
соналом
(
мощность
силовых
электронных
преобра
-
зователей
управляется
автоматикой
),
поэтому
ЛЭП
может
использоваться
на
своей
проектной
тепло
-
емкости
,
если
обеспечена
соответствующая
мощ
-
ность
преобразователя
ВПТ
.
Более
того
,
ВПТ
,
бла
-
годаря
своему
высокому
быстродействию
,
может
эффективно
способствовать
повышению
устойчи
-
вости
ЭЭС
переменного
тока
[22].
На
рисунке
10
представлены
другие
типы
после
-
довательно
включенных
устройств
FACTS
при
том
же
параллельном
соединении
ЛЭП
.
С
помощью
управления
реактивным
сопротивлением
(
рису
-
нок
10
а
),
углами
фазовых
сдвигов
на
концах
ЛЭП
(
рисунок
10
б
)
или
инжекции
соответствующего
на
-
пряжения
(
не
показано
)
устройство
FACTS
может
эффективно
управлять
потоком
мощности
.
При
этом
максимальный
поток
мощности
может
быть
ограничен
до
некоторого
номинального
значения
на
случай
различных
обстоятельств
(
например
,
аварийных
отключений
).
Ограничения
пропускной
способности
ЛЭП
Пропускная
способность
ЛЭП
является
ее
тех
-
нической
характеристикой
.
Пропускная
способ
-
ность
одиночной
линии
,
примыкающей
к
мощной
ЭЭС
,
может
быть
определена
как
максимальная
нагрузка
линии
,
выбранная
таким
образом
,
чтобы
обеспечить
[17–25]:
1)
статическую
устойчивость
параллельной
работы
дальней
синхронной
машины
с
ЭЭС
при
нормаль
-
ном
режиме
работы
;
2)
передачу
максимальной
мощности
после
автома
-
тического
отключения
поврежденного
участка
при
любой
аварии
в
ЭЭС
,
допускающей
такое
отклю
-
чение
,
без
нарушения
связи
линии
с
приемной
ЭЭС
;
3)
автоматическое
покрытие
мощности
дальней
синхронной
машины
,
потерянной
в
результате
аварии
и
отключения
одиночной
линии
,
вступле
-
нием
в
работу
вращающегося
резерва
ЭЭС
с
до
-
пустимым
понижением
частоты
и
без
потери
син
-
хронизма
.
Существует
три
вида
ограничений
пропускной
способности
ЛЭП
:
–
тепловые
ограничения
(
ограничения
по
термиче
-
ской
стойкости
проводов
);
–
диэлектрические
ограничения
;
–
ограничения
по
устойчивости
.
Тепловые
ограничения
пропускной
способности
воздушной
ЛЭП
являются
функцией
многих
пере
-
менных
(
температуры
окружающей
среды
,
ветро
-
вого
режима
,
состояния
проводов
и
расстояния
до
поверхности
Земли
).
Номинальный
показатель
те
-
пловых
ограничений
ЛЭП
в
общем
случае
опреде
-
ляется
для
статистически
наихудшего
случая
усло
-
вий
окружающей
среды
.
Такие
условия
возникают
не
так
часто
,
поэтому
в
действительности
большую
часть
времени
пропускная
способность
ЛЭП
гораз
-
до
выше
той
,
чем
предполагается
.
Для
электрических
сетей
назначают
сезонные
показатели
,
поскольку
существует
значительный
сезонный
разброс
значений
технических
характе
-
ристик
линий
.
Сегодня
разработаны
эффективные
компьютерные
программы
,
которые
позволяют
определять
текущую
пропускную
способность
ЛЭП
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
~
~
Нагрузка
Нагрузка
ВПТ
Желаемый переток
мощности
Рис
. 9.
Управление
потоком
мощности
с
помощью
ВПТ
Рис
. 10.
Управление
потоком
мощности
:
а
)
с
помощью
изменения
реактивного
сопротивления
;
б
)
с
помощью
изменения
фазового
угла
~
~
Нагрузка
Нагрузка
Переменное сопротивление
Желаемый переток
мощности
~
~
Нагрузка
Нагрузка
Переменный фазовый угол
Желаемый переток
мощности
б
)
а
)
~
~
Нагрузка
Нагрузка
Сопротивление = X
Сопротивление = 2X
Мощность = 2/3
Мощность = 1/3
ЭЭС
с избытком
ЭЭС
с дефицитом
Рис
. 8.
Поток
мощности
при
параллельном
соединении
ЛЭП
31
на
основании
доступных
метеорологических
дан
-
ных
и
истории
нагрузки
.
Кроме
того
,
разработаны
и
внедряются
в
эксплуатацию
системы
мониторин
-
га
,
работающие
в
оперативном
режиме
,
которые
предоставляют
информацию
о
пропускной
способ
-
ности
в
реальном
масштабе
времени
.
Методы
мо
-
ниторинга
ЛЭП
развивались
на
протяжении
мно
-
гих
лет
,
и
в
эпоху
всеобщей
автоматизации
,
когда
стандарты
позиционирования
определяются
спут
-
никовыми
навигационными
системами
GPS (Global
Positioning System),
ГЛОНАСС
и
возможностями
оптико
-
волоконной
и
цифровой
связи
,
можно
гово
-
рить
о
появлении
достоверной
информации
о
про
-
пускной
способности
ЛЭП
в
реальном
времени
по
WACS/WAPS
технологиям
.
На
этапах
проектирования
ЛЭП
их
номиналь
-
ная
пропускная
способность
,
как
правило
,
опре
-
деляется
на
основе
вычисления
потерь
в
пред
-
положениях
,
которые
могут
измениться
по
самым
разно
образным
причинам
.
Однако
потери
в
лини
-
ях
также
можно
учитывать
на
основании
методов
оценивания
состояния
ЭЭС
в
реальном
масштабе
времени
,
а
затем
на
основе
полученных
оценок
дополнительно
корректировать
пропускную
спо
-
собность
.
Конечно
,
улучшение
характеристик
ЭЭС
пред
-
полагает
учет
в
реальном
масштабе
времени
ха
-
рактеристик
трансформаторов
и
другого
высоко
-
вольтного
оборудования
.
Поскольку
нагрузочные
характеристики
трансформаторов
также
являют
-
ся
функциями
температуры
окружающей
среды
,
срока
службы
и
истории
нагрузки
,
для
достиже
-
ния
указанной
цели
необходим
качественный
мо
-
ниторинг
и
диагностика
трансформаторного
обо
-
рудования
.
Существует
также
возможность
модернизации
воздушных
и
кабельных
линий
путем
замены
име
-
ющихся
проводов
и
кабелей
на
проводники
с
более
высокими
номиналами
по
току
,
что
может
в
свою
очередь
потребовать
структурной
модернизации
.
Наконец
,
существует
возможность
преобразования
ЛЭП
из
одноцепных
в
двухцепные
линии
.
Теория
и
практика
внедрения
технологий
FACTS
в
нашей
стране
и
за
рубежом
показывают
,
что
при
определенных
условиях
эта
технология
может
стать
эффективным
инструментом
использования
имеющихся
возможностей
по
преодолению
как
те
-
пловых
,
так
и
других
ограничений
.
Диэлектрические
ограничения
.
С
точки
зрения
изоляции
,
многие
ЛЭП
спроектированы
излишне
консервативно
,
то
есть
с
большим
запасом
.
Для
за
-
данного
номинального
напряжения
зачастую
воз
-
можно
обеспечить
нормальное
функционирование
ЛЭП
при
увеличении
напряжения
на
10%
или
даже
больше
.
Проблема
заключа
-
ется
в
том
,
что
необ
-
ходимо
обеспечить
стойкость
изоляции
в
допустимых
преде
-
лах
при
бросках
на
-
пряжения
.
Современные
разрядники
без
искрового
промежутка
,
линейные
изоляторы
с
инерционными
разрядниками
без
искрового
промежутка
и
мощные
устройства
защиты
от
перегрузок
по
напряжению
с
тиристорным
управлением
на
ПС
могут
суще
-
ственно
увеличить
рассматриваемые
возможности
ЛЭП
и
ПС
.
Как
уже
отмечалось
выше
,
для
обеспечения
приемлемых
перегрузок
по
напряжению
и
состоя
-
ния
потоков
мощности
также
может
использоваться
технология
FACTS.
Ограничения
устойчивости
.
Помимо
ограниче
-
ний
по
статической
устойчивости
к
данным
ограни
-
чениям
следует
отнести
:
1)
ограничения
по
динамической
устойчивости
;
2)
ограничения
,
связанные
с
устойчивостью
по
ча
-
стоте
;
3)
ограничения
,
связанные
с
устойчивостью
по
на
-
пряжению
;
4)
ограничения
,
связанные
с
возможностью
возник
-
новения
субсинхронного
резонанса
.
Заметим
,
что
пропускная
способность
ЛЭП
огра
-
ничивается
для
линий
220
и
330
кВ
как
нагревом
,
так
и
устойчивостью
.
Для
линий
500
и
750
кВ
ограниче
-
ние
пропускной
способности
определяется
в
основ
-
ном
устойчивостью
.
Как
будет
показано
в
дальней
-
ших
главах
данной
книги
,
технология
FACTS
может
использоваться
для
преодоления
существующих
ограничений
по
устойчивости
ЭЭС
.
Уравнения
потока
мощности
Рассмотрим
схему
замещения
ЭЭС
на
рисун
-
ке
11,
где
показан
упрощенный
случай
потока
мощ
-
ности
в
ЛЭП
.
Шины
1
и
2
могут
быть
шинами
любых
ПС
,
соединенными
друг
с
другом
ЛЭП
.
Для
просто
-
ты
предположим
,
что
сами
ПС
являются
жесткими
шинами
.
Пусть
U
1
и
U
2
—
амплитуды
напряжений
на
шинах
с
углом
фазового
сдвига
между
ними
=
1
–
2
.
Предположим
также
,
что
ЛЭП
имеет
ин
-
дуктивное
сопротивление
,
существенно
большее
,
чем
ее
активное
и
емкостное
сопротивления
.
Как
показано
на
векторной
диаграмме
рисун
-
ка
12,
напряжение
падает
на
линии
разности
векто
-
ров
U
Л
между
двумя
векторами
напряжения
U
1
и
U
2
.
Амплитуда
тока
в
линии
определяется
законом
Ома
I
=
U
Л
/
X
,
и
,
согласно
индуктивному
характеру
сопротивления
X
,
вектор
тока
I
отстает
от
вектора
U
Л
на
/2 = 90° (
это
факт
отражен
на
векторной
диа
-
грамме
рисунка
12).
Известно
,
что
если
угол
между
двумя
напряже
-
ниями
в
узлах
сети
=
1
–
2
небольшой
,
электрический
ток
Рис
. 12.
Векторная
диаграм
-
ма
тока
и
напряжений
1
U
2
U
Л
U
I
P Q
1
2
,
1
1
U
δ
∠
Л
U
2
2
U
δ
∠
Рис
. 11.
Схема
замещения
ЭЭС
и
поток
мощности
№
3 (48) 2018
32
в
значительной
степени
представляет
активную
мощность
.
Увеличивая
или
уменьшая
реактивное
со
-
противление
линии
,
мож
-
но
в
значительной
степени
влиять
на
поток
активной
мощности
.
Таким
обра
-
зом
,
управление
сопро
-
тивлением
ЛЭП
,
которое
на
практике
обеспечивает
управление
током
,
может
быть
наиболее
эффектив
-
ным
по
стоимости
сред
-
ством
управления
потоком
мощности
.
При
построе
-
нии
соответствующих
кон
-
туров
регулирования
это
может
использоваться
не
только
для
управления
по
-
током
мощности
,
но
и
управления
фазовым
углом
с
целью
обеспечения
устойчивости
ЭЭС
.
На
рисунке
13,
соответствующем
рисунку
15,
по
-
казана
векторная
диаграмма
соотношения
между
активным
и
реактивным
токами
относительно
напря
-
жений
на
концах
линии
без
учета
потерь
в
ЛЭП
[24].
В
данном
случае
активная
и
реактивная
составляю
-
щие
электрического
тока
для
напряжения
U
1
равны
U
2
sin
U
1
–
U
2
cos
I
p
1
= —,
I
q
1
= —.
X
X
Таким
образом
,
активная
мощность
в
узле
1
вы
-
ражается
формулой
U
1
(
U
2
sin
)
P
1
= —,
X
а
реактивная
мощность
в
узле
1 —
формулой
U
1
(
U
1
–
U
2
cos
)
Q
1
= —. (1.1)
X
Аналогично
,
активная
и
реактивная
составляю
-
щие
электрического
тока
для
напряжения
U
2
равны
:
U
1
sin
U
2
–
U
1
cos
I
p
2
= —,
I
q
2
= —.
X
X
Отсюда
активная
мощность
в
узле
2
равна
U
2
(
U
1
sin
)
P
1
= —,
X
а
реактивная
мощность
в
узле
2
вычисляется
по
формуле
U
1
(
U
1
–
U
2
cos
)
Q
1
= —. (1.2)
X
Поскольку
по
предположению
в
ЛЭП
отсутству
-
ют
потери
,
активные
мощности
P
1
и
P
2
равны
друг
другу
и
определяются
соотношением
U
2
U
2
sin
P
1
=
P
2
= —. (1.3)
X
X
1
X
δ
ЭЭС
1
U
2
U
X
δ
P
X
1
X
δ
ЭЭС
1
U
2
U
X
δ
1
Q
Рис
. 14.
Структурная
схема
формулы
активной
мощ
-
ности
(1.3)
Рис
. 15.
Структурная
схема
формулы
реактивной
мощ
-
ности
(1.3)
I
U
X
1
sin
U
δ
1
sin
U
δ
1
cos
U
δ
(
)
2
1
cos
U
U
δ
−
2
sin
U
δ
(
)
1
2
cos
U
U
δ
−
2
cos
U
δ
1
2
sin
/
p
I
U
X
δ
=
2
1
sin
/
p
δ
=
(
)
2
2
1
cos
/
q
I
U
U
X
δ
=
−
(
)
1
1
2
cos
/
q
I
U
U
X
δ
=
−
Рис
. 13.
Векторная
диаграмма
токов
и
напряжений
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
33
Структурная
схема
,
соответствующая
формуле
(1.3)
и
представляющая
ЭЭС
как
статичный
объект
управления
,
приведена
на
рисунке
14 [24].
Струк
-
турная
схема
,
соответствующая
формуле
реактив
-
ной
мощности
(1.1),
показана
на
рисунке
15 [24].
Если
U
1
и
U
2
—
амплитуды
напряжений
двух
эквивалентирован
ных
элементов
,
представляю
-
щих
две
станции
,
а
X
включает
в
себя
их
сопро
-
тивления
,
то
этот
случай
отражен
на
рисунке
16.
Здесь
представлен
график
половины
синусоиды
активной
мощности
.
Видно
,
что
для
управления
ка
-
ким
-
либо
из
параметров
U
1
,
U
2
,
U
1
–
U
2
,
X
,
или
их
одновременным
управлением
необходимы
быстро
-
действующие
исполнительные
элементы
(
чтобы
не
нарушить
условия
статичности
ЭЭС
).
В
противном
случае
вступают
в
силу
динамические
свойства
ЭЭС
и
ЛЭП
будет
использоваться
лишь
до
уровня
гораздо
более
низкого
,
чем
уровень
,
соответствую
-
щий
90º.
Последнее
необходимо
для
поддержания
достаточного
запаса
устойчивости
.
Увеличение
или
уменьшение
значения
сопро
-
тивления
Х
будет
приводить
соответственно
к
уве
-
личению
или
уменьшению
высоты
графиков
,
как
это
показано
на
рисунке
16.
Из
формул
(1.1)–(1.3)
следует
,
что
потоком
мощности
можно
управ
-
лять
с
помощью
регули
-
рования
длины
вектора
напряжения
U
1
или
век
-
тора
напряжения
U
2
(
ри
-
сунок
17).
Тем
не
менее
,
из
векторной
диаграм
-
мы
рисунка
20
можно
видеть
,
что
с
измене
-
нием
длины
вектора
U
1
длина
вектора
разности
напряжений
U
1
–
U
2
из
-
меняется
незначитель
-
но
.
При
этом
,
конечно
,
будет
изменяться
угол
max
P
1
2
sin
U U
P
X
δ
=
90
o
180
o
δ
'
''
X
X
>
'
X
''
X
Рис
. 16.
Зависимость
активной
мощности
от
угла
фазового
сдвига
Рис
. 17.
Влияние
амплитуды
напря
-
жения
U
1
на
изменение
реактивной
мощности
1
U
2
U
1
2
U
U
−
I
I
фазового
сдвига
.
Это
означает
,
что
регулирова
-
ние
длины
вектора
напряжения
U
1
и
/
или
U
2
оказы
-
вает
гораздо
большее
воздействие
на
поток
реак
-
тивной
мощности
,
чем
на
поток
активной
мощности
.
Электрический
ток
и
,
следовательно
,
поток
мощ
-
ности
можно
изменять
с
помощью
дополнительного
источника
энергии
,
включенного
последовательно
в
ЛЭП
.
Если
приложенное
дополнительное
напря
-
жение
практически
совпадает
по
фазе
с
разностью
напряжений
U
1
–
U
2
,
то
это
непосредственно
влия
-
ет
на
амплитуду
электрического
тока
,
и
при
малом
значении
угла
фазового
сдвига
существенно
ска
-
зывается
на
потоке
активной
мощности
.
ВЫВОДЫ
В
настоящей
статье
была
кратко
изложена
исто
-
рия
устройств
FACTS
и
показаны
большие
возмож
-
ности
этих
устройств
для
управления
потоками
электроэнергии
через
ЛЭП
.
Во
второй
статье
мы
изложим
основы
параллельных
устройств
FACTS.
Расскажем
об
основных
свойствах
таких
устройств
и
изложим
методику
оптимального
размещения
па
-
раллельных
устройств
FACTS
в
ЭЭС
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Антипов
К
.
М
.,
Бобровский
В
.
М
.,
Коробков
Н
.
М
.,
Лаврентьев
В
.
М
.,
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Лысков
Ю
.
И
.,
Седунов
В
.
Н
.,
Семенов
В
.
А
.
Элек
-
тропередачи
сверхвысокого
напря
-
жения
ЕЭС
России
.
М
.:
Энергоато
-
миздат
, 2001.
2.
Бурман
А
.
П
.,
Розанов
Ю
.
К
.,
Шака
-
рян
Ю
.
Г
.
Перспективы
применения
в
ЕЭС
России
гибких
(
управляе
-
мых
)
систем
электропередачи
пе
-
ременного
тока
//
Электротехника
,
2004,
№
8.
С
. 30–36.
3.
Веников
В
.
А
.
Дальние
электропе
-
редачи
.
М
.:
Госэнергоиздат
, 1956.
315
с
.
4.
Дорофеев
В
.
В
.,
Кочкин
В
.
И
.,
Шака
-
рян
Ю
.
Г
.,
Хвощинская
З
.
Г
.
Перспек
-
тивы
применения
в
ЕЭС
России
гибких
(
управляемых
)
систем
элек
-
тропередачи
переменного
тока
//
Электрические
станции
, 2004,
№
8.
С
. 20–24.
5.
Ивакин
В
.
Н
.,
Ковалев
В
.
Д
.,
Худяков
В
.
В
.
Гибкие
электропередачи
пере
-
менного
тока
//
Электротехника
,
1996,
№
4.
С
. 13–18.
6.
Кочкин
В
.
И
.,
Нечаев
О
.
П
.
Приме
-
нение
статических
компенсаторов
реактивной
мощности
в
электри
-
ческих
сетях
энергосистем
и
пред
-
приятий
.
М
.:
Изд
-
во
НЦ
ЭНАС
,
2000. 248
с
.
7.
Кочкин
В
.
И
.,
Шакарян
Ю
.
Г
.
При
-
менение
гибких
(
управляемых
)
систем
электропередачи
перемен
-
ного
тока
в
энергосистемах
.
М
.:
ТОРУС
ПРЕСС
, 2011. 312
с
.
8.
Либкинд
М
.
С
.
Управляемый
реактор
для
линий
передачи
переменного
тока
.
М
.:
АН
СССР
, 1961. 140
с
.
9.
Основы
современной
энергетики
.
Курс
лекций
для
менеджеров
энер
-
гетических
компаний
.
Часть
2.
Под
ред
.
А
.
П
.
Бурмана
,
В
.
А
.
Строева
.
М
.:
Изд
-
во
МЭИ
, 2003. 454
с
.
10.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Соколов
Н
.
И
.,
Якимец
И
.
В
.
Исследование
влия
-
ния
управляемых
статических
ком
-
пенсаторов
реактивной
мощности
и
сверхпроводящих
индуктивных
накопителей
на
устойчивость
ЭЭС
//
Вестник
ИГЭУ
, 2001,
№
3.
С
. 23–30.
11.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Рябченко
В
.
Н
.,
Ситников
В
.
Ф
.
Оптимальное
раз
-
мещения
устройств
FACTS
в
круп
-
ных
электроэнергетических
си
-
стемах
с
помощью
генетических
алгоритмов
(ANFIS-
технологии
) //
Вестник
ИГЭУ
, 2001,
№
4.
С
. 25–29.
12.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Рагозин
А
.
А
.
Статическая
устойчивость
дальних
линий
электропередачи
с
управ
-
№
3 (48) 2018
34
ляемыми
шунтирующими
реакто
-
рами
//
Вестник
ИГЭУ
, 2001,
№
4.
С
. 69–79.
13.
Зеленохат
Н
.
И
.,
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Шаров
Ю
.
В
.
Применение
управля
-
емых
(
гибких
)
устройств
в
электро
-
энергетических
системах
//
Вестник
ИГЭУ
, 2001,
№
4.
С
. 157–165.
14.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Чемоданов
В
.
И
.,
Бобылева
Н
.
В
.,
Уварова
Т
.
Д
.
Пер
-
спективы
развития
электрических
сетей
России
в
первых
десятилети
-
ях
XXI
века
//
Вестник
ИГЭУ
, 2001,
№
6.
С
. 3–8.
15.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Рябченко
В
.
Н
.,
Ситников
В
.
Ф
.
Сравнительная
оценка
устройств
FACTS //
Вестник
ИГЭУ
, 2006,
№
6.
С
. 44–51.
16.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Ситников
В
.
Ф
.,
Шаров
Ю
.
В
.
Оптимальные
ре
-
гуляторы
на
основе
устройств
FACTS
для
децентрализованно
-
го
управления
крупными
ОЭС
//
Электротехника
, 2008,
№
2.
С
. 55–61.
17.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Ситников
В
.
Ф
.
Опыт
внедрения
технологии
FACTS
за
рубежом
(
часть
1) //
Энергохо
-
зяйство
за
рубежом
.
Приложение
к
журналу
«
Электрические
стан
-
ции
», 2007,
№
2.
С
. 27–48.
18.
Мисриханов
М
.
Ш
.,
Ситников
В
.
Ф
.
Опыт
внедрения
технологии
FACTS
за
рубежом
(
часть
2) //
Энергохо
-
зяйство
за
рубежом
.
Приложение
к
журналу
«
Электрические
стан
-
ции
», 2007,
№
3.
С
. 46–64.
19.
Acha E., Fuerte-Esquivel C.R.,
Ambriz-Pérez H., Angeles-Camacho
C. FACTS: Modelling and Simula-
tion in Power Networks. John Wiley &
Sons, 2004.
20. Flexible AC Transmission Systems
(FACTS) / Ed. Yong Hua Song and
Allan T. Johns. London, IEE, 1999.
21. Hingorani N.G. Future Opportunities
for Electric Power Systems / IEEE
PES SummerPower Meeting Lun-
cheon Speech, San Francisco, CA,
July 1987.
22.
Hingorani N.G., Gyugyi L. Under-
standing FACTS: Concepts and
Technology of Flexible AC Transmis-
sion Systems. IEEE Press, 2000.
23. Song Y.H., Johns A.T. Flexible AC
Transmission Systems (FACTS).
IEEE Press, London, 1999.
24. Sood V.K. HVDC and FACTS Control-
lers: Applications of Static Converters
in Power Systems. Springler, 2004.
25. Zhang X.-P., Rehtanz C., Pal B. Flex-
ible AC Transmission Systems: Mo-
delling and Control. Springler, 2006.
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
REFERENCES
1. Antipov K.M., Bobrovskiy V.M.,
Korobkov N.M., Lavrentyev V.M.,
Misrikhanov M.Sh., Lyskov YU.I.,
Sedunov V.N., Semenov V.A.
Elek-
troperedachi sverkhvysokogo napry-
azheniya EES Rossii
[Extra high
voltage power transmission of UES
of Russia]. Moscow, Energoatomiz-
dat Publ., 2001.
2. Burman A.P., Rozanov Yu.K., Sha-
karyan Yu.G. Prospects for FACTS
application in the UES of Russia.
Elektrotekhnika
[RUSSIAN ELEC-
TRICAL ENGINEERING], 2004, no.
8, pp. 30–36. (in Russian)
3. Venikov V.A.
Dalniye elektroper-
edach
i [Long-distance power trans-
mission]. Moscow, Gosenergoizdat
Publ., 1956. 315 p.
4. Dorofeyev V.V. Kochkin V.I., Sha-
karyan Yu.G., Khvoshchinskaya Z.G.
Prospects for FACTS application in
the UES of Russia.
Elektricheskie
stantsii
[Power Plants], 2004, no.8.
pp. 20-24. (in Russian)
5. Ivakin V.N., Kovalev V.D., Khudya-
kov V.V. Flexible AC Transmission
Systems.
Elektrotekhnika
[RUSSIAN
ELECTRICAL ENGINEERING],
1996, no. 4, pp. 13–18. (in Russian)
6. Kochkin V.I., Nechayev O.P.
Prim-
eneniye staticheskikh kompensato-
rov reaktivnoy moshchnosti v elek-
tricheskikh setyakh energosistem
i predpriyatiy
[Application of static
reactive-power compensator in elec-
tric networks of power systems and
enterprises]. Moscow, NTS ENAS
Publ., 2000. 248 p.
7. Kochkin V.I., Shakaryan Yu.G.
Prim-
eneniye gibkikh (upravlyayemykh)
sistem elektroperedachi peremenno-
go toka v energosistemakh
[FACTS
application in power systems]. Mos-
cow, TORUS PRESS Publ., 2011.
312 p.
8. Libkind M.S.
Upravlyayemyy reaktor
dlya liniy peredachi peremennogo
toka
[Controlled reactor for AC trans-
mission lines]. Moscow, AN SSSR
Publ., 1961. 140 p.
9. Burman A.P., Stroyev V.A.
Osnovy
sovremennoy energetiki. Kurs lektsiy
dlya menedzherov energeticheskikh
kompaniy. Chast 2
[Fundamentals of
modern power engineering. A course
of lectures for managers working for
energy companies. Part 2]. Moscow,
Izdatelstvo MEI Publ., 2003. 454 p.
10.
Misrikhanov M.Sh., Sokolov N.I.,
Yakimets I.V. Investigation of impact
of controlled static reactive-power
compensator and superconducting
inductive storage devices on power
system stability.
Vestnik IGEU
[ISPU
news], 2001, no. 3, pp. 23-30. (in
Russian)
11. Misrikhanov M.Sh., Ryabchenko V.N.,
Sitnikov V.F. Optimal location of
FACTS devices in large power sys-
tems using genetic algorithms (AN-
FIS-technology).
Vestnik IGEU
[ISPU
news], 2001, no. 4, pp. 25-29. (in
Russian)
12. Misrikhanov M.Sh., Ragozin A.A.
Static stability of long-distance pow-
er transmission lines with controlled
shunt reactors.
Vestnik IGEU
[ISPU
news], 2001, no. 4, pp. 69-79. (in
Russian)
13. Zelenokhat N.I., Misrikhanov M.Sh.,
Sharov Yu.V. FACTS application in
power systems.
Vestnik IGEU
[ISPU
news], 2001, no. 4, pp. 157-165. (in
Russian)
14. Misrikhanov M.Sh., Chemodanov V.I.,
Bobyleva N.V., Uvarova T.D. Pros-
pects for Russian electric networks
development in the
fi
rst decades of
the 21st century.
Vestnik IGEU
[ISPU
news], 2001, no. 6, pp. 3-8. (in Rus-
sian)
15.
Misrikhanov M.Sh., Ryabchen-
ko V.N., Sitnikov V.F. Comparative
evaluation of FACTS devices.
Vestnik
IGEU
[ISPU news], 2006, no. 6, pp.
44-51. (in Russian)
16.
Misrikhanov M.Sh., Sitnikov V.F.,
Sharov Yu.V. Optimal regulators
based on FACTS for decentralized
control of large power grids.
Elek-
trotekhnika
[RUSSIAN ELECTRI-
CAL ENGINEERING], 2008, no. 2,
pp. 55–61. (in Russian)
17. Misrikhanov M.Sh., Sitnikov V.F. Ex-
perience of FACTS implementation
abroad (Part 1).
Energokhozyaystvo
za rubezhom. Prilozheniye k zhur-
nalu "Elektricheskie stantsii"
[Power
facilities abroad. Appendix to the
journal "Power Plants"], 2007, no. 2.
pp. 27-48. (in Russian)
18. Misrikhanov M.Sh., Sitnikov V.F. Ex-
perience of FACTS implementation
abroad (Part 2).
Energokhozyaystvo
za rubezhom. Prilozheniye k zhur-
nalu "Elektricheskie stantsii"
[Power
facilities abroad. Appendix to the
journal "Power Plants"], 2007, no. 3.
pp. 46-64. (in Russian)
19. Acha E., Fuerte-Esquivel C.R., Am-
briz-Pérez H., Angeles-Camacho C.
FACTS: Modelling and Simulation
in Power Networks. John Wiley &
Sons, 2004.
20. Flexible AC Transmission Systems
(FACTS) / Ed. Yong Hua Song and
Allan T. Johns. London, IEE, 1999.
21. Hingorani N.G. Future Opportunities
for Electric Power Systems / IEEE
PES SummerPower Meeting Lun-
cheon Speech, San Francisco, CA,
July 1987.
22. Hingorani N.G., Gyugyi L. Under-
standing FACTS: Concepts and
Technology of Flexible AC Transmis-
sion Systems. IEEE Press, 2000.
23. Song Y.H., Johns A.T. Flexible AC
Transmission Systems (FACTS).
IEEE Press, London, 1999.
24. Sood V.K. HVDC and FACTS Con-
trollers: Applications of Static Con-
verters in Power Systems. Springler,
2004.
25. Zhang X.-P., Rehtanz C., Pal B. Flex-
ible AC Transmission Systems: Mod-
elling and Control. Springler, 2006.
Оригинал статьи: Современные управляемые источники реактивной мощности и их применение в электроэнергетических системах. Часть I
В предлагаемой вниманию читателей серии статей авторы подробно рассматривают современные технологии FACTS и их применение в современных электроэнергетических системах, в том числе в Единой национальной электрической сети России (ЕНЭС России).
