淺議FACTS協調控製研究進展與展望
科技專論
作者：唐婧璿
【摘要】FACTS的英文表達是Flexible Alternative Current Transmission Systems，即柔性交流輸電係統，其能夠在較大的範圍有效的控製潮流。近年來，國內外的研究專家提出了許多的有關FACTS協調控製的方法，將其劃分為：線性控製方法、非線性控製方法、智能控製方法三個種類，研究FACTS的協調控製能夠提高電力係統的靈活性和穩定性，使得現有輸電線路的輸送能力大大提高。本文主要研究FACTS協調控製的進展，同時，對FACTS的展望進行分析。
【關鍵詞】柔性交流輸電係統；靈活交流輸電；廣域測量係統
FACTS的英文表達是Flexible Alternative Current Transmission Systems，即柔性交流輸電係統，它作為“現代電力係統中三項具有變革性的前沿技術之一”，能夠在較大的範圍內有效地控製潮流，提高運行的穩定性和經濟性。FACTS是二十世紀八十年代中期由美國電力科學研究院（EPRI）N.G.Hingorani博士首次提出的概念，使用較大功能頻率、較高效能的電力電子元件製成可控的有功或無功電源以及電網的一次設備等[1]，用來實現對輸電係統的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等的靈活控製，將原基本不可控的電網變得可以全麵控製，從而大大提高電力係統的靈活性和穩定性，使得現有輸電線路的輸送能力大大提高，因此，研究FACTS的協調控製尤其現實意義。
一、FACTS交互作用概述
利用FACTS安裝的機器設備，通常有兩個以上的輸出量和輸入量，有時候單獨的輸入量會對整個流程的輸出量產生作用，或者很多個輸入量一起對輸出量產生作用。這種影響係統或控製器的交互作用若是被忽略，則會降低控製效果，甚至會危及係統的正常運行。在電力係統中，為實現FACTS的最大效果，將裝置安裝在係統的關鍵處，會產生較大的作用和影響範圍，因此設備各部分之間不可避免的會出現負交互作用。
電力係統的負交互作用經常發生在電力係統的平穩機器之間，隨著FACTS的研究深入，近些年，出現了很多關於FACTS控製器直接負交互作用的案例。比如：靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM的直流和交流電壓控製回路之間存在負交互作用，將會致使兩者結合運行不流暢，出現機器損壞，嚴重時可導致係統失穩；統一潮流控製器（Unified Power Flow Controller， UPFC）是現階段FACTS中使用廣泛且最有效果的控製器，它綜合了各種FACTS器件控製手段，能夠同時實現對所安裝地點的有功、無功潮流及節點電壓的調節，但通過實驗研究表明，兩個以上的UPFC控製器或者一個UPFC和一個TCSC在控製回路之間可能存在負交互影響，從而破壞係統穩定性。多個在電氣上互相關聯的同一種柔性交流輸電控製，它們之間的交互影響會給各個控製器的設計帶來困難，而不同柔性交流輸電係統裝置之間不同的控製功能也存在交互影響問題且最為複雜。同時FACTS係統同電力係統中的其他各種控製器也會產生交互作用，例如：FACTS係統和電力係統穩定器（Power System Stabilizer，PSS）、自動化的電壓調控機器（Automatic Voltage Regulator，AVR）的交互作用等。這些負交互作用已經引起了社會各方的廣泛關注。
近年來，隨著柔性交流輸電係統的不斷發展，對FACTS裝置交互影響研究也在不斷深入，該項研究一開始便得到重視並被大力發展，我國是從二十一世紀前期才開始出現的[2]。目前，在FACTS技術中使用的研究方法主要有：相對增益矩陣方法、基於特征根的模態分析、規範形方法、奇異值分解法、NI方法、右半平麵零點法等方法。經過研究分析，以及對其中一些方法進行總結，能夠發現這些FACTS的方法雖然各具優勢但也存在不足。因此，在FACTS交互影響機理研究方麵仍然需要更深層次的擴大範圍進行分析探究，通過FACTS裝置的協調控製消除負麵影響，從而獲得一種普遍使用、能夠反映FACTS體係穩定性的絕對定量的分析方法。