ادوات FACTSتکنولوژی

راکتیو توان جبران برای

سیستم کنترل و

FACTS TECHNOLOGY FOR REACTIVE POWER COMPENSATION AND SYSTEM CONTROL

FACTS devicesFlexible Alternating Current Transmission Systems

جریان انتقال سیستمهایپذیر انعطاف متناوب

قرن دراواخ.ر توان انتقال 19انتقال محدودیت و بار تغیی.ر حی.ن ولتاژ نوس.انات نظی.ر مشکالت.ی . های ضربه و اثرات دارای حت.ی مس.ائل ای.ن امروزه بود راکتی.و توان تعادل عدم واس.طه ب.ه توانسازی خص.وصی و س.ازی جهان.ی دنیای در بیشتری اطمینان و امنی.ت ب.ا توان تامی.ن روی باالتری . قابلیت ب.ا الکترونیک.ی قدرت تجهیزات قدرت اس.ت بوده ، توان انتقال و الکتریک.ی های س.یستم

( س.ریع و راکتیو( thyristor valvesباال توان اس.تاتیکی های کننده ج.بران های کاربرد و SVCدرHVDC انتقال های س.یستم در را خودشان گذاری انتقال HVتاثی.ر های محدودیت کاه.ش برای

( . های هادی نیمه در بیشت.ر توس.عه اند کرده اثبات ، ، GTOانرژی IGCT )پیکربندی برای را امکان ، شوند م.ی گرفت.ه کار ب.ه جریان کنترل و قدرت انتقال کارهای برای ک.ه الکترونیک.ی جدی.د های

. اند کرده فراهمادوات درباره کوتاه شرح ی.ک پروژ.ه ای.ن موجود FACTSدر موازی و سری های کننده ج.بران

، svcنظیر STATCOM ، UPFC وTCSC/TPSC . به مربوط تر جزیی های مشخصه در شود می دادهگیرند ... . می قرار بحث مورد موازی کننده جبران ادوات برای و پاسخ زمانهای ، عملکرد نحوه

:چکیده

بزرگ های سیستم ت.ا مجزا های س.یستم از الکتریک.ی انرژ.ی عرض.ه امروز ب.ه ت.ا گذشت.ه زمانهای از. است پذیرفته صورت

توزیع ه.ا کننده مص.رف اس.تقرار از محدودی گس.تره ی.ک در شده تولی.د الکتریک.ی انرژ.ی اوای.ل در .) این ) اس.ت نبوده زیاد آ.ن مص.رف مراک.ز و الکتریک.ی انرژ.ی تولی.د محلهای بی.ن فاص.له ش.د م.ی

. است بوده تری پایین ولتاژی سطوح در کوچک ها سیستمبه امکان س.یستم ولتاژ س.طح باالتری.ن در بیشت.ر فواص.ل در افزاینده ص.ورت ب.ه توان تبادل امروزه . حداقل ب.ا بایس.تی الکتریک.ی انرژ.ی اس.ت آورده فراه.م را شدن رقابت.ی و رزرو گذاری اشتراک

باشد دسترس در جا همه در اطمینان قابلیت باالترین و بیشترین و هزینه: شوند می مشاهده فاز سه های سیستم در زیر اشکاالت

بار • متنوع شرایط در ولتاژ کنترل•) توان ) تلفات و ولتاژ راکتیو توان در تعادلطوالنی • فواصل در انرژی انتقال پایداری

ای • شبکه های سیستم در کوتاه اتصال قدرت افزایشآسنکرون • های سیستم اتصالمتفاوت • های فرکانس با ها سیستم اتصال

تکنولوژی از استفاده با آخر مورد دو جبران HVDCدر از استفاده با موارد دیگر وادوات ) راکتیو توان های باشند( FACTSکننده می شدن برطرف قابل

مقدمه:

: راکتیو توان منابع انواع

راکتورها و ها ترانسفورماتور ، انتقال خطوط ، الکتریکی ماشینهای در ها اندوکتانس

های • مولفهسیستم

سازی ذخیره کابلها پتانسیلتوانایی و انتقال خطوط در

کننده • جبران های مولفه

مکانیکی صورت به مقدار تغییر قابلیت با خازنها و ها راکتور سنکرونکندانسورهای

تریستور با کنترل قابل موازی و سری های کننده جبران قابل موازی و سری های کننده جبران

مبدل با کنترل

به منج.ر و ده.د م.ی س.وق ناپايداري س.وي ب.ه را س.يستم قدرت هاي شبك.ه در راكتي.و توان كمبود . نزديك بسيار حالت در را ولتاژ بايد ها كننده مصرف گردد مي ولتاژي نوسانات و ولتاژ افت ايجاد . تجهيزات به باال جريانهاي دلي.ل ب.ه هاي.ي آس.يب ص.ورت اي.ن غي.ر در زيرا دارند نگ.ه نام.ي مقدار ب.ه

. شود مي :وارد لتاژ و فروپاشي از جلوگيري و ولتاژ پايداري افزايش براي

بار تحت چنجرهاي تپ به مجهز ترانسفورماتورهاي از استفاده(LTC ) بار حذف هاي تكنيك از استفاده

راكتيو توان سازي جبران و راكتيو توان توليد

توان کاربردراکتیو:

آنها کاربرد و راکتیو توان کننده جبران روشهای انواع کننده کنترل

موازی

سری کننده کنترل

ادوات تاثیر و توان انتقال معادلهFACTS حائز نکته سه سیستم پایداری جهت شود می مشخص نمودار این از

: باشد می اهمیتامپدانس- 3زاویه- 2ولتاژ- 1

موازی کننده جبران : دینامیکی کننده جبران وظایف

دینامیکی پایدار کنترل حالت در ولتاژ دینامیکی بارهای راکتیو توان کنترل اکتیو توان نوسانات میراسازی یا دمپینگ سیستم پایداری و بهبود

1 )SVC) Thyristor technology)

موازی سازی جبران ادوات از هایی نمونه

2 )Statcom (GTO converter technology)Static VAR CompensatorStatic Synchronous Compensator

استاتیکی سنکرون کندانسور

حضور س.ال هاي SVCاولي.ن ب.ه الكتريك.ي ص.نايع دنياي . 1960در ك.ه مي گردد بازاس...تفاده ولتاژ چشمك زدن از جلوگيري و الكتريك...ي قوس ج...بران كوره هاي برايقرار. توج..ه مورد ديگ..ر كاربردهاي براي زود بس..يار زياد مزاياي دلي..ل ب..ه ام..ا شد

س.ال SVCگرفت. در بار اس.تفاده 1978اولي.ن مورد قدرت شبك.ه در عمل.ي بطور . بس.يار مزاياي عل.ت ب.ه گرفت نيم.ه SVCقرار فن آوري ام.ر در پيشرف.ت همچني.ن و

ارائ...ه همچني...ن آنان، قيم...ت كاه...ش و باال ولتاژ و باال توان ب...ا قدرت هادي هايجدي.د، كنترل . SVCروش هاي س.ال ت.ا مثال عنوان ب.ه يافته اند فراوان.ي توس.عه ه.ا

ج.بران كننده 1988 نوع اي.ن از شده نص.ب ظرفي.ت آمريك.ا و كانادا مگاوار 9710درو انتقال خطوط . 1760براي است بوده صنعتي مصارف براي مگاوار

س..ال ت..ا ديگ..ر آماري طب..ق حدود 1990ي..ا 195در

بر SVCمورد بال..غ آنه..ا ظرفي..ت ك..ل 31000ك..ه

راه اندازي و نص.ب قدرت شبك.ه در مي باش.د، مگاواراز بي..ش ك..ه س..هم 95شده ظرفي..ت اي..ن از درص..د

SVC. مي باشند تريستور با كنترل قابل هاي

Static VAR Compensator :SVCمقدمه

س.اكن الكتريك.ي س.يستم ي.ا وس.يله آن شام.ل ي.ك خروج.ی ک.ه راکتی.و توان مص.رف ی.ا کننده تولی.د ی.کسیستم ویزه پارامترهای ک.ه نحوی ب.ه ، کن.د م.ی برقرار س.لفی جریان و خازن.ی جریان میان تعامل.ی

. کند کنترل یا نگهداری مطلوب مقادیر در را قدرتموازی با بايستي المان اين. شود اتصال متصل شبكه .به

:SVCمزاياي

سريع -  1 پاسخزياد -  2 انعطاف قابليتخوب -  3 اطمينان قابليتفازها -  4 كردن متعادلو -  5 ماندگار ولتاژ اضاف....ه محدودكردن

گذراچرخان -  6 اينرسي نداشتنحال..ت ر-   7 حداق..ل ب..ا س..ريع اه اندازي

گذرا

كم -    8 كاركرد هزينهاينك.ه ) -    9 عل.ت ب.ه كوتاه اتص.ال تغذي.ه عدم

SVC) است شده تشكيل پسيو عناصر ازكنترل - 10 سادگيمبدل هاي - 11 براي راكتي.و توان -ACتأمي.ن

DC

زيرسنكرون - 12 نوسانات ميرانمودنگذرا - 13 پايداري حد افزايش

: SVCساختار

از اسQتفاده سQيستم SVCمزاياي در :انتقال

گذرا- 2 پايداري انتقال- 3افزايش سيستم ميرائي افزايش ولتاژ- 1 فروپاشي از جلوگيري و تنظيم

:ها SVCبندي دستهSVC متغير امپدانس نوع

شدن خارج ي.ا وارد ب.ا مي باش.د قديمي ت.ر ك.ه متغي.ر امپدان.س روش در

هس.تند راكتي.و توان جذب ي.ا تولي.د ب.ه قادر ك.ه انرژ.ي ذخيره كننده عناص.ر

. مي شود كنترل راكتيو توان آنها از عبوري جريان كنترل با يا

انواعSVC قدرت الكترونيك مبدل هاي از استفاده باطور ب.ه خازن ي.ا س.لف مانن.د انرژ.ي ذخيره كننده عناص.ر از روش اي.ن در

ي.ك از بلك.ه نمي شود، اس.تفاده راكتي.و توان تولي.د منظور ب.ه و واقع.ي

ي.ا تولي.د براي آ.ن بودن غيرخط.ي خاص.يت از و قدرت الكتروني.ك مبدل

كليدزن...ي نحوه كنترل ب...ا و اس...ت شده اس...تفاده راكتي...و توان جذب

. مي شود كنترل راكتيو توان قدرت، كليدهاي

تريستوري( شونده سوئيچ خازن (TSC)الف

تريستور( با شده كنترل سلف (TCR)ب

خازن( با همراه تريستور با شده كنترل سلف (FC-TCR)ج

انوQاع موQارد SVCاز بQه مي توان متغيQر امپدانQس هاي: كرد اشاره زير

Static_VAR_Compensator

Thyristor_Controlled_Reactor Thyristor_Switched_CapacitorTCR آن موثر راکتانس که است تریستور توسط شونده کنترل سلف یک

امکان پیوسته محدوده ی.ک در آ.ن تریس.تور آت.ش زاوی.ه کنترل طری.ق ازاست پذیر

TSC تریستور با شونده کنترل خازن یکصورت ب.ه آ.ن موث.ر راکتان.س ک.ه اس.تاز صفر ت.ا نهای.ی مقدار از گام ب.ه گام

کند می تغییر تریستورها تنظیم طریق

قدرت SVCانواع الكترونيك مبدل هاي از استفاده با مستقيم مبدل از استفاده با

ac/ac

مبدل از استفاده dc/acبا

جريان منبع اينورتر از استفاده با

ولتاژ منبع اينورتر از استفاده با

ادوات موازي سازهاي ج.بران از اس.تفاده ح.ل راه SVCو STATCOMهمچون FACTSبهتري.نباشد ميتکنولو عملکرد ژ.ام.ا شده STATCOMی متصل اینورت.ر ی.ک از س.از ج.بران ای.ن و اس.ت متفاوت

. کند می استفاده راکتیو توان سازی جبران برای موازی صورت بهSTATCOM محققان توجه مورد همواره زي.ر مزاياي داشت.ن خاط.ر ب.ه. است بوده

( بارهاي شرايط براي ، س.ريع بس.يار پاس.خ زمان بهت.ر ديناميك.ي پاس.خناپايدار(

كمتر برداري بهره و نگهداري هزينه مالحظه با اكتيو توان به راكتيو توان از مستقيم تغييرات

. است پذير امكان كمتري و باشد مي فراهم خازني بانكهاي با آن تركيب امكان

شوند سوئيچ شبكه به بزرگتري هاي پله با توانند مي خازني بانكهاي

STATCOM

مورد راکتیو توان توانQد مQی و گرفتQه قرار انتقال خطوط در موازی بطور سQاز جQبران ایQن . ) ( ، کنورتر کند تنظیQم کنورتQر خاص توان حQد در و دینامیکQی بطور را خازنQی یQا سQلفی نیازتوان تعادل برای اتومات بطور جریان این راکتیQو مولفQه کQه کشQد مQی خQط از را جریانQی

لینQک خازن نیاز مورد مورد DCاکتیQو مطلوب مرجع سQطح برای جریان اکتیQو مولفQه و . ولتا بین ارتباط و تقابل گیرد قرار ولتا ACبخش ژاستفاده اینورتر ژو توسط شده تولید

. ولتا دو ایQن اگQر کQه طوری بQه شود مQی راکتیQو توان کنترل و تنظیQم سنکرون ژباعQثخروجQی توان باشنQد مقدار یQک ولتا STATCOMدارای اگQر و اسQت از ژصQفر کمتر خروجQی

ولتا ACبخQش ژولتا بQا متناسQب ولتا ژباشQد از کQه کنQد مQی تولیQد اندازه ژجریان درجه 90بQه . ولتا اگQر و کند مQی عمQل اندوکتیQو بار یQک عنوان بQه سQاز جQبران و اسQت تQر بیش ژعقQب بQه

ولتا بار ژاز یک عنوان بQه جبرانسQاز و کنQد مQی ایجاد فاز پیQش جریان یQک برسQد سQیستمکرد خواهد عمل خازنی

ولتا بQا متناظQر اعمالQی راکتیQو توان با ژمیزان راکتیQو توان کنترل واقQع در پQس اسQتولتا اندازه ولتا DCخازن ژکنترل افتادن جلو و عقQب بQا پذیرد مQی ، STATCOM ژصQورت

دشار ژشار DCخازن ولتا ژو میزان نتیجه در و شود .DC ژمی کرد خواهد تغییر

:STATCOMعملکرد

STATCOM برابر میدهد تحویل که را راکتیوی توان ، موازی سازی جبران در

ولتا ضرب در ژ حاصل که حالی در است تحویلی جریان قابل SVCدر توان

ولتا مربع تقسیم حاصل برابر ولتا ژ انتقال در لذا است امپدانس روی های ژ بر

پایین با STATCOMبسیار را ای مالحظه قابل راکتیو توان تواند می همچنان

تحویلی راکتیو توان اما نماید تولید زیاد های جریان از ناچیز SVCاستفاده بسیار

. باشد می

ولتا جریان – ژمشخصه

Gate Turn Off thyristorInsulated Gate Bipolar TransistorGTO وارد آن گیت به که کوچکی جریانی پالس با تواند می که است قدرت کلیدزنی وسیله یک

گیرد . صورت معکوس گیت جریان طریق از آن شدن خاموش و شود روشن ، شود می

سری : جبراسازهایدینامیکی سری جبرانساز مزایای

ولتا افت بار کاهش به مربوط ژ ( تبدیل سیستم انتقال سیستم امپدانس (کاهش زاویه انتقال فاز کاهش

و ثبات سیستم پافزایش ایداری تعیین مسیر برای بار جریان کنترل

شده توان نوسانات سازی میرا یا دمپینگ

اکتیو ثابت خازن اصلی شماتیک

سری خازن یک اصلی های مولفهمی نشان را بخ.ش دو از متشک.ل ) ( های. کننده متوقف ارس.تر دهد

MOV ولتاز اور سریع حفاظ.ت ،کند می فراهم ها خازن برای را

Spark gaps کردن محدود برایانرزی حالت MOVجذب هادر

ها س..یستم شدی..د های فال..تقسمت) روی داخل.ی های فال.ت ) می اس.تفاده خ.ط ج.برانی های

شوند

Thyristor Protected Series Capacitor (TPSC)

حفاظت سری خازنتریستوری شده

انشعاب یک از سری TCRاستفاده خازن یک درشود می زیر موارد به منجر

یافته بهبود خازنی حفاظت

سازی Spark gapsجانشین

توسط باال انرزی جذب حذف

MOV

(TPSC)

Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) TCSC كنترل راكتور يك با موازي كه ميباشد سري خازني بانك يك صورت به

سري خازني راكتانس يك ميتواند طريق اين به و باشد مي تريستور با شده . كند ايجاد متغ.يربرای دمپینگ (میرا کردن) نوسان توان کنترل جریان توان دینامیکی کاهش شرایط رزونانس زیر سنکرون

ها TCSCمزایای

خازن سری حفاظت شده با تریستور

(TCSC)

Static synchronous series compensation استاتیکی سنکرون سری کننده جبران

آرایش کننده SSSCاز کنترل در توان می را

توان جریان بخش UPFCیکنواخت عنوان به هم

گیرد می قرار استفاده مورد سری

ساز ج.بران ی.ک عنوان ب.ه خارج.ی الکتریک.ی منب.ع ی.ک بدون اس.تاتیک س.نکرون مول.د ی.ک

افزایش ی.ا کاه.ش هدف ب.ا را خ.ط جریان مس.تقل طور ب.ه ک.ه کن.د م.ی کار کننده س.ری

کند می کنترل خط در شده راکتیو ولتاز همه

کند می تزریق خط به سری صورت به را ساز جبران ولتاز مطلب خالصه

SSSC

Dynamic shunt and series compensation

combined in Unified power flow controller (UPFC)

ادوات انتقال FACTSبیشت.ر خطوط ظرفي.ت دادن افزاي.ش . FACTSبراي بين از شوند م.ي نص.بگروه . UPFCاي.ن تغيير در قدرتمندي دلي.ل به كننده جبران اي.ن دارد قدرت س.يستم در زیادی کاربرد

دهنده تغيير جريانهاي و ولتاژه.ا راكتي.و، توان جريان موازي، و س.ري ج.برانهاي چون خود اس.تراتژي. دارد زيادي توانايي زاويه

UPFC از ي.ك STATCOMترکیب.ی ميانه SSSCو در معموال ك.ه انتقال خطوط در و باش.د م.ي. است شده نصب توان ظرفيت افزايش و جبران براي طوالني خطوط

افزايش ي...ا كنترل براي

در توان انتقال ظرفيت

طوالن...ي اتصال )خطوط

شبكه دو ب.ه متص.ل خطوط

خط) ميان..ي نقط..ه بزرگ

ادوات نصب براي محل بهترين

FACTS مثل اي كننده ج.بران

UPFC . است

قدرت عبور یکپارچه کنترلر

شكل در آن ساختار كه كننده كنترل و اين سري اينورتر دو از متشكل است شده داده نشانلینک وسیله به كه است مبدل . DCموازي يك عنوان به ساختاري چنين گردد مي متصل يكديگر به

كند ACبه ACتوان مي ولتاژ .رفتار و انتقال خط از عبوري راكتيو و اكتيو توان همزمان طور به كه . باس ولتاژ كنترل وظيفه موازي اينورتر كند مي كنترل را لینک UPFCباس ولتاژ . DCو دارد را

از عبوري راكتيو و اكتيو توان ، سري صورت به دلخواه فاز و دامنه با ولتاژي تزريق با سري اينورتركند . مي كنترل نظر مورد مقدار در را خط

گردد مي منجر راكتيو و اكتيو توان مبادله به خط از عبوري جريان و شده تزريق سري ولتاژ تقابل

UPFCساختار

پایان