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【摘 要】 以灵活交流输电系统(Flexible AlternatingCurrent Transmission System-FACTS)技术、高压直流输电技术为代表的大功率电力电子装置作为电力系统的最新应用成果，在提高互联电网可靠性上有更广泛的应用前景，文中综述了FACTS装置在电力系统各方面动态特性研究，以及高压直流输电的运行控制原理。指出当系统出现异常状况时，由于电力电子装置内部的特性限制使系统呈现出异常的动态特性，从而影响了系统的可靠性。为此，文中提出了研究大功率电力电子底层控制特性的必要性，以及FACTS装置应用在交直流电力系统中的一些亟待解决的问题。
【关键词】 电力系统 电力电子 FACTS 高压直流 动态特性
1 引言
目前，随着电网互联的规模越来越大，保证并且提高电力系统运行可靠性已经越来越引起人们的重视；众所周知，提高电网的充裕度是确保电网运行可靠性的最基本的措施，关键所在即是如何大幅度提高超高压交流输电系统的输电能力。而以FACTS技术为代表的大功率电力电子换流技术及高压直流输电技术的引入，可以改善电力系统可控性及可靠性，从而使大幅度提高输电线路的传输能力及电网的可靠性成为可能，这方面国内外学者已经做了很广泛且深入的研究。
但是，当系统出现异常情况时，由于FACTS装置本身的特点及其与电力系统的相互作用，往往导致FACTS本身的不可靠，进而又引起系统的异常动态行为，对此目前的相关研究却很少。
随着直流输电应用的越来越广泛。如何利用直流本身的特点提高系统的输电能力，以及如何将FACTS装置与直流控制进行协调以提高整个电网的可靠性，这两方面也越来越成为研究的热点。
基于此，本文总结了FACTS装置在电力系统各个方面的特性研究及其对系统产生的影响，集中体现在3个方面：潮流控制；对继电保护的影响；阻尼控制(阻尼控制包括抑制低频振荡和抑制次同步谐振两方面)，将在下面各节中逐一阐述。随后深入介绍了高压直流输电的控制原理及新型电压源换相直流输电(VSC—HVDC)技术：最后提出FACTS在大互联电网及交直流互联电网中的应用前景。
2 潮流控制
2．1 潮流控制能力的研究
对于潮流的控制研究主要是稳态研究，FACTS装置的潮流控制方式主要有3种：(1)串联补偿，如可控串补(Thyristor Control Series Compensation—TCSC)、静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Com-pensation-SSSC)；(2)并联补偿，如静止同步补偿器(Static Svnchronous Compensation—STATCOM)；(3)移相调节，如可控移相器fThyristor Control Phase Shm—TCPS)；若要实现两种或是三种控制目的．则可以使用统一潮流控制器fUnified Power Flow Controller-UP．FC)或可转换静止补偿器(Controllable Static Comoen．sation-CSC)…。以前所做此方面的研究大多是计及FACTS装置的潮流计算分析．而对FACTS装置的潮流控制能力的研究却不多也不够深入．
在FACTS装置中．并联控制的如STATCOM等．因其对输电线路输入功率的影响较小．故研究的关键是串联FACTS装置的潮流控制能力。在文献[2]中指出潮流控制能力主要取决于装置的类型和输电线路的初始自然功率的分布情况。总结有如下两点：
(1)UPFC和TCPS的控制域：其中心和线路的自然功率有关：其控制范围只与相应FACTS装置的串联电压源模值比和线路阻抗值Z有关。
(2)TCSC的控制域：其中心和半径都与线路的自然潮流分布、‰和参数z有关。当支路R／X值较小时，TCSC控制域的半径比UPFC的大许多。当线路的自然功率较小(在坐标原点附近时)．则其控制范围比TCPS小：当线路的自然功率分布远离坐标原点时．则TCSC的控制范围比TCPS大。
由分析可知．UPFC的潮流控制能力最强：TCSC和TCPS的潮流控制能力的强弱则与线路的自然功率分布有关。
对于其他串联FACTS装置，如SSSC．它相当于在线路上串联一个三相同步电压源．其幅值与线路电流无关．而方向与线路电流正交．可提供感性或容性的补偿。可以提供较高的串联补偿度．而且也不似TCSC．要受次同步谐振等约束的影响．因此其潮流控制域比TCSC的要大许多。但有关SSSC的潮流控制实际应用还有待进一步研究。
利用FACTS进行潮流控制．可以实现潮流的实时快速调节，其中。TCSC和直流共同作用。可以进行有效地有功无功调节；而STATCOM在静态时．只能调节电压；UPFC和TCPS，既可进行有功调节．也可进行无功调节。因此，在互联系统进行潮流控制时．不仅要考虑不同装置的潮流控制能力，而且要考虑到不同装置控制效果的差别。特别是在研究联网方式时还应考虑不同的FACTS装置之间的相互作用。
2．2 潮流控制算法的研究
目前由于电网互联规模的增大．装设的FACTS装置越来越多．而如何利用多个FACTS装置之间的协调控制互联电网潮流．使其有最大可能的输出功率已经越发引起人们的关注。而解决这一问题的关键在于．如何建立多个FACTS之间的协调控制模型。这是一个优化的问题，由于各个FACTS装置之间的相互影响．若计算方法不当容易导致迭代振荡．使迭代次数大大增加．甚至不收敛。而且大电网本身就是一个复杂的强非线性系统，再加上多个FACTS装置的协调约束，更加强了系统的非线性性，因此常规的线性方法失去效用：以往常用的算法主要有遗传算法、人工神经网络算法等[3]。
2．3提高区域间可用输电容量的研究
可用传输容量(ATC)受诸多因素的制约．如暂态稳定约束，电压稳定约束，线路传输容量约束．电压限值约束等，可用输电能力值还受电力系统发电模式、负荷水平、网络运行方式、故障集等的影响。文献f7]中指出．在静态约束下，ATC的值主要受节点电压约束和网络传输容量约束。对于由节点电压约束的限制而导致的制约ATC容量的问题．可以考虑在受电区域增加无功电源的容量或配置无功补偿等。对于由于线路传输容量约束而导致的制约ATC容量的问题．最好的办法是考虑使用FACTS装置，它是通过改变网络的参数来调节系统的潮流，使得网络的输送容量得到充分的利用。
文献[7]还指出，可以通过优化潮流算法得到FACTS装置的最优控制参数．FACTS的安装位置对提高ATC的效用有很大影响．而前提则是在安装FACTS 装置前网络潮流的可调节容量没有达到极限值。同时参看1．2节所述，充分利用FACTS装置的关键还是潮流控制模型的建立。
3继电保护方面的影响
FACTS装置引入电力系统。不仅仅可以提高系统的可控性及可靠性，而且由于其自身的参数特点及连入系统的方式、位置．对整个电网的继电保护也会产生一定影响，从而引起系统在一定程度上的不可靠。FACTS装置对继电保护的影响主要有两个方面：一是由于FACTS装置可以单独或同时调节线路的基本参数(电压幅值、阻抗和相位)，而这些参数是线路继电保护装置动作的基本依据。参数的变化必将影响保护装置的正常测量．并最终在一定程度上引起保护区的变化。二是FACTS装置的内部电力电子元件产生的谐波．会对线路的电压电流波形产生影响，从而可能引起继电保护动作的失灵。
文献[8]指出，TCSC对距离保护的影响与其旁路与否密切相关。如果故障后，TCSC没有进行旁路操作，将发生电压反向现象。而这一特性有助于防止故障后的拒动或误动。TCSC的阻抗特性及其补偿度对继电保护的影响很小．基本不会影响距离保护在TCSC线路上的使用。这已经在很多研究中的到证明。
就谐波特性而言，在稳态时，TCSC的谐波特性对继电保护的影响很小。在短路情况下，谐波特性与故障点、故障时刻及触发角等多种因素有关。但从继电保护的角度讲．只有TCSC旁路与否才回给保护带来影响，主要是因为在故障后．若TCSC不旁路，则TCSC上的电压含有大量的高次谐波分量，它们对保护安装点电压有影响．此影响归根结底由短路点决定。对于STATCOM而言。文献[9]主要从对称故障和不对称故障两种情况下研究，得出以下两条结论：
(1)在电网对称故障条件下，若电网参数固定，随着STATCOM连接变阻抗的减小，α值增大，测量阻抗比实际值增大。随着故障点远离STATCOM安装处，测量阻抗也比实际值增大。当连接变阻抗较大时，对线路保护测量阻抗影响较小。因此，STATCOM的安装对线路保护影响较大。当故障点在线路保护安装出和STATCOM补偿点之间时．STATCOM对保护无影响。
(2)在不对称故障条件下，单相接地测量阻抗与相间故障测量阻抗受STATCOM影响程度都与故障点与STATCOM的安装距离成正比．并且随着补偿度的增加测量阻抗偏差增大。同样条件下，相间故障测量阻抗受STATCOM的影响比单相接地明显。
同样．对于UPFC而言，由于故障导致测量阻抗变化．只需在进行保护整定时，给出一定的裕度，UPFC就不会对线路原有的继电保护产生影响[10]。
目前抑制FACTS装置谐波对电力系统及保护的影响的关键即是就要从主电路设计上考虑，文献[11]中针对STATCOM提出了三种可行的抑制谐波方法：
①多重化技术：采用2、4或者8个三相桥逆变器或三个单相桥逆变器组合使用的方法，在成倍提高装置总容量的同时。根据具体情况，考虑交流侧变压器的连接方式．不同逆变器间的移相角度，及交流侧输出采用并联还是串联方式．就可以相应的消除一些高次谐波的含量。
②多电平技术：即是使每个单相桥桥臂的输出电平有多个值．此法可以有效的消除输出电压中的谐波，同时提高输出电压的等级。但对于采用5电平以上的电路．其结构和控制都很复杂，直流侧电容电压的平衡控制更加困难．因此在大容量的STATCOM装置中，一般只采用三电平的结构。
③单相桥串联技术：即所谓的链式连接技术。对所采用的串联的每个单相桥采用不同的驱动脉冲，使每个桥输出电压所含谐波大小和相位不一样，使最终迭加而成的总输出电压谐波含量很小。
4 FACTS装置对电力系统的阻尼控制
FACTS装置的阻尼控制作用主要体现在两个方面，一是用于抑制低频振荡：二是用于抑制次同步振荡。
4．1 FACTS装置抑制低频振荡
对于一个固定的电网，它的振荡模式有许多，在通常情况下．特征值最接近复平面内虚轴的主特征值对应的主振荡模式才是决定系统振荡的。因此FACTS装置的引入．主要是通过对当地信号进行一定角度的相位补偿．对主振模式施加一定的影响，从而实现对系统的阻尼补偿．进而使振荡得到控制。
而在现实系统中．主振模式对应的主振频率往往不是固定的．它可能随着潮流、线路参数、其他控制器参数的变化而变化。因此，为某一频率设计的补偿器可能不能适应系统变化后的工况，而快速地辨识当前系统主要模式的低频振荡就非常必要。文献[12]采用Pronv分析在线学习系统的主振频率，并实时调整基于STATCOM的相位补偿器的参数，仿真证明该法可以在暂态过程开始一个周期后完成相位补偿的参数调整。
但目前随着电网的规模增大，复杂性增加，其非线性就更强了。当扰动造成系统出现振荡时，往往不仅仅是一个主振荡模态决定的．还有多个模态互相作用导致振荡更剧烈。因此，在应用FACTS装置时，要充分考虑FACTS的引入对系统振荡模式的影响。
文献[13]提出了一个多机系统下的利用FACTS装置阻尼电力系统振荡的联合模型。此模型与Phillips-Heffon相似．是将基于FACTS装置的稳定器等价成为系统中每个发电机的阻尼转矩．这样如果这个特殊的稳定器的参数若是条件得当．就可以改善系统的振荡稳定性．
目前有许多研究中采用基于FACTS装置的Lva．punov能量函数法的阻尼控制策略14 J[1引。此法的优点是只需选用合适的当地测量信号就能实现阻尼控制．而无需考虑整个网络的拓扑结构。因为SVC是比较早应用在电力系统中，故在阻尼控制上的研究成果很多．相关结论参见文献[16]。
随着我国电网规模越来越大．由于局部扰动甚至造成国内外未见报道的“超低频振荡现象”．即系统振荡频率低至0．13Hz。现在低频振荡再度成为研究的热点，而FACTS装置的引入可以在某种程度上抑制振荡，提高系统稳定性。为此，我们更应该从FACTS装置与电力系统之间的相互影响的角度．找出系统振荡时．FACTS装置可能的不可靠的动态特性．从而可以找出抑制超低频振荡更可靠的方法。
4．2 抑制次同步谐振(Subsychronous Resonance-SSR)
目前，已经有多种FACTS元件抑制SSR的性能和机理研究，其中比较有代表性的是并联动态电阻器、SVC、NGH阻尼器、TCPS、TCSC、SSSC及高压直流输电(High Voltage Direct Current-HVDC)，其中以TCSC的研究居多，具体参见文献[17]。FACTS元件抑制SSR功能的实现，在很大程度上取决于控制器设计水平的优劣。研究表明：设计不好的控制器．不仅不利于发挥FACTS元件抑制SSR的功能．而且会恶化系统的次同 步谐振工况，甚至导致系统的次同步失稳。
次同步谐振和低频振荡相比，大多是由于输电线路中采用高串补度的固定串联补偿电容引起的．而可控的串联补偿FACTS装置能够有效抑制这一现象．4．2．1 SSR的控制方法及相关问题
FACTS元件抑制SSR功能的控制方法目前主要有PID控制、人工神经网络方法、模糊控制等．有时也根据元件的独特性来选择相应的控制方法．但在控制中要注意和系统中的其他元件进行协调控制。具体有以下几个方面：
①常规元件和FACTS元件在抑制SSR时是否存在不利的相互作用：
②如何协调常规元件和FACTS元件的行为以便达到最佳的SSR抑制效果：
③FACTS元件与FACTS元件之间是否可能因为控制目标冲突或调节反向等原因造成SSR抑制效果的下降．应该如何协调。
目前，国内外对这个问题的研究还不是很全面．只有少数几篇文献涉及这个问题。文献[18]将NGH阻尼器和附加励磁控制进行协调．解决了补偿度提高引发非主导模式失稳的问题；文献[19]探讨了SVC和PSS的协调控制问题。文献[20]将SSSC与原动机调速器协调来控制互联电网的频率振荡。文献[21]对多机电力系统中多台TCSC控制器间的交互影响进行了分析．只是指出了一种负交互作用的存在．但没有进行机理分析。
4．2．2 FACTS元件的模型建立问题
当早期研究FACTS元件抑制SSR的性能时．元件模型以往常套用已有的潮流分析模型或暂态模型．但深入研究时往往得不到正确的结果。后来有了基于时域方法的电磁暂态模型和基于频域方法的分析模型。
最早的模型是将FACTS元件视为等效的有功注入、无功注入、电压源或相角补偿量等。这种模型本质是稳态模型，在研究中确不能反应出由于SSR导致系统状态迁移时FACTS元件输出的大幅度变化。同时此模型不能区分元件主电路和控制系统．因此也不能很好的探讨控制系统所起的作用。而后出现的准稳态模型解决了此问题，但此种建模方法忽略了FACTS元件非线性开合行为造成的波形畸变．及次同步谐振工况中系统状态的剧烈变动。而且准稳态模型只反映了元件的基频响应特性，而忽视了其他频率分量。因此分析误差很大。
由上面的已有模型的分析可知，我们要得到更精确的模型需要涉及元件的内部动态过程。而此过程对于大电网条件下的次同步振荡分析，及考虑FACTS元件与系统之间的相互影响等工作是必要的。
目前研究FACTS元件抑制SSR的性能，应用最多的方法就是时域仿真法和频域分析法，或是两者的结合．以求能在线分析SSR现象并及时提出抑制措施。另外．进行动模仿真研究也是一个比较可行的方法，但目前对此研究还很少。文献[22]提出了结合谐波特征的可控串补动态相量法,建立了严格的、系统化的考虑三次及五次谐波的TCSC动态相量模型。此模型充分考虑了晶闸管开关的非线性动态特性，适用于电力系统的快速动态分析和频谱相关的机理研究。
4．2．3考虑HVDC的特殊电力系统次同步振荡现象
高压直流输电(HVDC)具有高度可控、调节迅速、传输功率大、运行灵活等特点，在远距离大容量输电、区域电力系统互联等方面有其优越性。但在另一方面，由于HVDC输电快速可控，存在着与汽轮发电机组轴系机械系统发生次同步扭振(Subsychronous Oscilla—tion-SSO)相互作用的可能性，其产生的机理不同于串联补偿输电引起的SSR。但目前，对这个问题的研究成果相对较少．一般大多都在进行分析方法的研究，从而揭示一些不同于传统认识的结论。
文献[24]采用特征值分析法研究交直流电力系统中HVDC换流器控制对次同步振荡(SSO)模态阻尼的影响。并通过仿真发现．SSO模态的阻尼并不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的，而是有自己的一条最佳的模态阻尼脊线。因此，减小时间常数和提高增益可以从参数不稳定域到达参数稳定域或者远离参数不稳定域，这有利于提高鲁棒稳定性，但并不总是有利于改善SSO的模态阻尼。
而且随着我国南北互联，西电东送，交直流互联电网的规模越来越大，所以深入研究SSO的发生现象及机理也将是一个趋势。5高压直流输电
我国互联电网中直流线路越来越多，有关直流控制及其与其他FACTS装置的协调控制，一直是人们的研究热点。为此，我们有必要进一步了解高压直流输电的特性及其控制规律。
高压直流输电系统是高度可控的，它采用各种分层控制方式．以保证获得高效稳定的运行和灵活的功率控制．并同时保证设备的安全。
大多数运行中的HVDC联络线可以模拟为两端系统．有一个可控整流器和一个可控逆变器，并且联接到交流系统。一般地，基本换流器是标准设计，它们的控制方法和采用的控制变量性质随系统的不同而变化。基本的控制原理如下[25]：
(1)整流器采用电流控制和晶闸管触发角0限制控制。最小。参考角整定在5。左右，以保证触发时换流阀上有足够的正电压。从而保证换相成功。
(2)逆变器采用恒定熄弧角(CEA)控制和电流控制．在CEA控制方式下，熄弧角y被调节到15。左右，这个值表示了在可接受的无功需求和换相失败的低风险之间所能做的权衡。
(3)在正常条件下，整流器为电流控制方式，逆变器运行在CEA控制方式，如果整流端的交流电压下降．整流器触发角也会减小，直到它达到‰限制。这时，整流器切换为‰。控制，而逆变器设为电流控制。
(4)为保证良好运行和设备安全，确定电流指令时应考虑几个限制：最大电流限制、最小电流限制和依赖于电压的电流限制。
基于上述控制原理的控制方案分为四层：换流桥或换流器单元控制、极控制、主控制和整体系统控制。其中前三层属于器件底层控制方式，而整体系统控制方式是属于HVDC两端及AC系统协调方面的外部控制方式。目前有许多研究都集中在这一层。
需要说明的是．在高压直流输电系统中，基本的控制量是整流器控制的直流电流和逆变器维持的直流电压。这种控制方式下的直流联络线缓冲了一个受扰动的交流系统对另一个交流系统的影响。但是，它也阻碍了有利于维持交流系统稳定的同步功率的传输。实际上．从交流系统看来，直流换流器是一个对频率不敏感的负载．这可能产生系统摇摆的负阻尼，在系统摇摆期间．直流联络线甚至可能吸收过多的无功功率，而导致电压崩溃。为此，常常需要附加控制来拓展直流的控制能力，以改善交流系统的动态性能，提高系统可靠性：这就包括和FACTS装置间进行协调控制．采用控制理论的各种方法设计控制器进行控制。所能改善的系统性能主要有以下几个方面：
增加对交流系统机电振荡的阻尼：
①提高暂态稳定性：
②抑制交流系统的次同步振荡： ③隔离系统之间的干扰：
④孤立小系统的频率控制：
⑤无功功率调节和动态电压支持。
而且，从内部特性考虑，当今的HVDC技术多采用传统电流源型换流站(Current Source C0nverters-CSC)实现功率的传输，换流站的每个阀采用多个可控硅或晶闸管串联的方式，其电流可通可控．但电流的关断依靠交流电流的自然过零点关断．当系统交流电压在出现故障或扰动时发生跌落或畸变时．容易引起换相失败。目前很多研究都是集中在换相失败的机理研究及抑制措施上[26][引．
目前，随着大功率电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用日益广泛．电压源型换流站(Voltage Source Converters-VSC)在HVDC中的应用成为可能。国外就此技术已经进行了工程实践．证明这种VSC型HVDC在中小等功率规模下要比传统的直流和交流输电更经济，随着大功率电力电子技术继续发展，有望在大功率传输中得到应用。对比HVDC．这种新型的直流输电有很多优点㈣㈣㈣：
①可以同时控制有功和无功。在直流两侧都可以控制交流电压．
②不提供短路容量．可以通过DC电源向无源AC网络供电．
③在换流器之间不需要快速通信。
④可以单独控制一个换流站的无功潮流．而不受另一个站的影响。
⑤多个VSC可以接到一个固定极性的DC母线上，形成具有与交流系统相同拓扑结构的多端直流系统。
⑥用地下挤塑DC电缆．使陆地及海洋的输电更经济可行．
⑦VSC型换流器体积小，使得占地面积小．方便使用。
6 FACTS装置在电力系统中亟待解决的问题
综上可见，为了提高大电网的运行可靠性．引入以FACTS装置为代表的大功率电力电子装置的研究有以下几个方面的问题亟待解决：
(1)联网方式时或系统遭受扰动时．应重点考虑不同的FACTS装置之间的协调。如在系统遭受大扰动时，出于金属氧化物限压器(MOV)保护功能．TCSC在故障期间一般是闭锁的．从而限制了TCSC对首摆稳定的最大贡献。为此．这时就要考虑采取其他FACTS装置作为辅助控制，从而提高系统的可靠性。目前的一个研究热点——多代理(Multi-agent)技术是解决协调控制的一个有效方法．通过在每个FACTS装置上设置子代理，通过事先制定的通信规则与系统的总代理进行相互联系，在不影响系统稳定性的前提下决定装置的投入和退出。这只是个构想．实际应用还有待于进一步的研究．
(2)在交直流互联电网中．为了提高区域间的可用输电容量，利用FACTS装置的关键还是潮流控制模型的建立。以往建立的模型大多用在交流系统中．当存在直流线路时，关键是如何选取交直流系统的交界变量．以得到合适的反馈变量用于潮流控制。
(3)目前FACTS装置在保护方面的大多数成果是基于对称故障条件下得出的结论。但往往对称故障也是由不对称故障发展而来，在大多数不对称故障条件下，FACTS装置的动态特性有什么不同：能不能通过及时控制使之朝有利于系统稳定的方向发展．
(4)目前国内对SSSC在电力系统保护中的影响研究很少，而SSSC具有它的特殊结构优势．它是通过注入一个幅值可变的交流同步电压源串联在输电线上。通常这个同步电压能够等效成一个感性或容性的电抗．可以通过改变电抗的大小，使SSSC能够起到控制线路潮流的作用。由此可见，在故障条件下，研究SSSC是否对继电保护有影响，是否可以通过控制SSSC从而使线路上的继电保护装置保持正常运行是很有意义的．
(5)电力系统振荡往往不是由一个主振模态决定．系统的非线性性会导致两个或多个模态共同作用．加剧系统振荡。为此，在引入FACTS装置时，我们要充分考虑其动态特性对系统的模态的影响。充分利用FACTS装置可以提供阻尼的特点，开展对其本身的电气特性和动态行为的研究，目的找出抑制互联电网“超低频振荡”的可靠方法。
(6)在抑制次同步谐振时，要深入研究系统的电磁暂态仿真建模问题。目前有文献指出，由于电力电子装置易于产生谐波，引入SVC反而加剧了系统的次同步谐振现象，TCSC的补偿度过高也会使系统产生次同步谐振。为此，对FACTS装置本身的电气特性及其在遭受异常扰动后的动态行为的研究就是关键所在，而方法之一可以就动态相量建模法进行深入研究。
(7)随着电网规模的日趋庞大，在线分析系统出现的各种问题并及时解决已经成为必须。因此对于基于FACTS装置的研究，我们可以采用PMU及广域测量相量等方法，对所需要的控制信号进行在线检测，及时更新调整，使其适应网络拓扑的变化，以提高系统运行的可靠性。
(8)HVDC的换流器作为一个特殊的大功率电力电子设备，我们要深入研究其底层控制策略，当系统出现异常情况时，底层的相应参数及保护控制会有哪些相应的动作，只有这样，才能深入剖析HVDC与汽轮发电机机械系统发生扭振的相互作用，找出SS0发生的机理，从根本上提出抑制SS0的措施及提高交直流互联电网可靠性的方法。
7 结语
基于大功率电力电子器件的FACTS装置及HVDC，目前在国内外的实际工程应用中，在提高系统输电能力及改善系统可靠性方面已经取得了一定的成果。但是在研究其动态特性的同时也发现，当系统发生故障时，不仅系统电压可能出现严重的不对称、畸变或出现振荡，大功率电力电子装置也可能出现严重的负序电流、变压器偏磁过电流、谐波过电压等影响装置自身安全运行的问题。严重可能导致装置退出运行，从而影响系统的可靠运行。基于此，我们有必要在以后的研究中，深入探讨FACTS装置的底层动态特性，及其与电力系统的相互作用关系；从而在保证大功率电力电子装置可靠运行的同时，真正实现未来复杂交直流电力系统的可靠运行。
8 致谢
本文所做工作得到了国家重点基础研究特殊基金(N0．2004CB217907)、国家自然科学基金(No．50595412和No．50377017)及许继电力科技基金的资助。
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30胡兆庆．毛承雄，陆继明．适用于电压源型高压直流输电的控制策略，电力系统自动化2005 25.29(1)
【关键词】 电力系统 电力电子 FACTS 高压直流 动态特性
1 引言
目前，随着电网互联的规模越来越大，保证并且提高电力系统运行可靠性已经越来越引起人们的重视；众所周知，提高电网的充裕度是确保电网运行可靠性的最基本的措施，关键所在即是如何大幅度提高超高压交流输电系统的输电能力。而以FACTS技术为代表的大功率电力电子换流技术及高压直流输电技术的引入，可以改善电力系统可控性及可靠性，从而使大幅度提高输电线路的传输能力及电网的可靠性成为可能，这方面国内外学者已经做了很广泛且深入的研究。
但是，当系统出现异常情况时，由于FACTS装置本身的特点及其与电力系统的相互作用，往往导致FACTS本身的不可靠，进而又引起系统的异常动态行为，对此目前的相关研究却很少。
随着直流输电应用的越来越广泛。如何利用直流本身的特点提高系统的输电能力，以及如何将FACTS装置与直流控制进行协调以提高整个电网的可靠性，这两方面也越来越成为研究的热点。
基于此，本文总结了FACTS装置在电力系统各个方面的特性研究及其对系统产生的影响，集中体现在3个方面：潮流控制；对继电保护的影响；阻尼控制(阻尼控制包括抑制低频振荡和抑制次同步谐振两方面)，将在下面各节中逐一阐述。随后深入介绍了高压直流输电的控制原理及新型电压源换相直流输电(VSC—HVDC)技术：最后提出FACTS在大互联电网及交直流互联电网中的应用前景。
2 潮流控制
2．1 潮流控制能力的研究
对于潮流的控制研究主要是稳态研究，FACTS装置的潮流控制方式主要有3种：(1)串联补偿，如可控串补(Thyristor Control Series Compensation—TCSC)、静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Com-pensation-SSSC)；(2)并联补偿，如静止同步补偿器(Static Svnchronous Compensation—STATCOM)；(3)移相调节，如可控移相器fThyristor Control Phase Shm—TCPS)；若要实现两种或是三种控制目的．则可以使用统一潮流控制器fUnified Power Flow Controller-UP．FC)或可转换静止补偿器(Controllable Static Comoen．sation-CSC)…。以前所做此方面的研究大多是计及FACTS装置的潮流计算分析．而对FACTS装置的潮流控制能力的研究却不多也不够深入．
在FACTS装置中．并联控制的如STATCOM等．因其对输电线路输入功率的影响较小．故研究的关键是串联FACTS装置的潮流控制能力。在文献[2]中指出潮流控制能力主要取决于装置的类型和输电线路的初始自然功率的分布情况。总结有如下两点：
(1)UPFC和TCPS的控制域：其中心和线路的自然功率有关：其控制范围只与相应FACTS装置的串联电压源模值比和线路阻抗值Z有关。
(2)TCSC的控制域：其中心和半径都与线路的自然潮流分布、‰和参数z有关。当支路R／X值较小时，TCSC控制域的半径比UPFC的大许多。当线路的自然功率较小(在坐标原点附近时)．则其控制范围比TCPS小：当线路的自然功率分布远离坐标原点时．则TCSC的控制范围比TCPS大。
由分析可知．UPFC的潮流控制能力最强：TCSC和TCPS的潮流控制能力的强弱则与线路的自然功率分布有关。
对于其他串联FACTS装置，如SSSC．它相当于在线路上串联一个三相同步电压源．其幅值与线路电流无关．而方向与线路电流正交．可提供感性或容性的补偿。可以提供较高的串联补偿度．而且也不似TCSC．要受次同步谐振等约束的影响．因此其潮流控制域比TCSC的要大许多。但有关SSSC的潮流控制实际应用还有待进一步研究。
利用FACTS进行潮流控制．可以实现潮流的实时快速调节，其中。TCSC和直流共同作用。可以进行有效地有功无功调节；而STATCOM在静态时．只能调节电压；UPFC和TCPS，既可进行有功调节．也可进行无功调节。因此，在互联系统进行潮流控制时．不仅要考虑不同装置的潮流控制能力，而且要考虑到不同装置控制效果的差别。特别是在研究联网方式时还应考虑不同的FACTS装置之间的相互作用。
2．2 潮流控制算法的研究
目前由于电网互联规模的增大．装设的FACTS装置越来越多．而如何利用多个FACTS装置之间的协调控制互联电网潮流．使其有最大可能的输出功率已经越发引起人们的关注。而解决这一问题的关键在于．如何建立多个FACTS之间的协调控制模型。这是一个优化的问题，由于各个FACTS装置之间的相互影响．若计算方法不当容易导致迭代振荡．使迭代次数大大增加．甚至不收敛。而且大电网本身就是一个复杂的强非线性系统，再加上多个FACTS装置的协调约束，更加强了系统的非线性性，因此常规的线性方法失去效用：以往常用的算法主要有遗传算法、人工神经网络算法等[3]。
2．3提高区域间可用输电容量的研究
可用传输容量(ATC)受诸多因素的制约．如暂态稳定约束，电压稳定约束，线路传输容量约束．电压限值约束等，可用输电能力值还受电力系统发电模式、负荷水平、网络运行方式、故障集等的影响。文献f7]中指出．在静态约束下，ATC的值主要受节点电压约束和网络传输容量约束。对于由节点电压约束的限制而导致的制约ATC容量的问题．可以考虑在受电区域增加无功电源的容量或配置无功补偿等。对于由于线路传输容量约束而导致的制约ATC容量的问题．最好的办法是考虑使用FACTS装置，它是通过改变网络的参数来调节系统的潮流，使得网络的输送容量得到充分的利用。
文献[7]还指出，可以通过优化潮流算法得到FACTS装置的最优控制参数．FACTS的安装位置对提高ATC的效用有很大影响．而前提则是在安装FACTS 装置前网络潮流的可调节容量没有达到极限值。同时参看1．2节所述，充分利用FACTS装置的关键还是潮流控制模型的建立。
3继电保护方面的影响
FACTS装置引入电力系统。不仅仅可以提高系统的可控性及可靠性，而且由于其自身的参数特点及连入系统的方式、位置．对整个电网的继电保护也会产生一定影响，从而引起系统在一定程度上的不可靠。FACTS装置对继电保护的影响主要有两个方面：一是由于FACTS装置可以单独或同时调节线路的基本参数(电压幅值、阻抗和相位)，而这些参数是线路继电保护装置动作的基本依据。参数的变化必将影响保护装置的正常测量．并最终在一定程度上引起保护区的变化。二是FACTS装置的内部电力电子元件产生的谐波．会对线路的电压电流波形产生影响，从而可能引起继电保护动作的失灵。
文献[8]指出，TCSC对距离保护的影响与其旁路与否密切相关。如果故障后，TCSC没有进行旁路操作，将发生电压反向现象。而这一特性有助于防止故障后的拒动或误动。TCSC的阻抗特性及其补偿度对继电保护的影响很小．基本不会影响距离保护在TCSC线路上的使用。这已经在很多研究中的到证明。
就谐波特性而言，在稳态时，TCSC的谐波特性对继电保护的影响很小。在短路情况下，谐波特性与故障点、故障时刻及触发角等多种因素有关。但从继电保护的角度讲．只有TCSC旁路与否才回给保护带来影响，主要是因为在故障后．若TCSC不旁路，则TCSC上的电压含有大量的高次谐波分量，它们对保护安装点电压有影响．此影响归根结底由短路点决定。对于STATCOM而言。文献[9]主要从对称故障和不对称故障两种情况下研究，得出以下两条结论：
(1)在电网对称故障条件下，若电网参数固定，随着STATCOM连接变阻抗的减小，α值增大，测量阻抗比实际值增大。随着故障点远离STATCOM安装处，测量阻抗也比实际值增大。当连接变阻抗较大时，对线路保护测量阻抗影响较小。因此，STATCOM的安装对线路保护影响较大。当故障点在线路保护安装出和STATCOM补偿点之间时．STATCOM对保护无影响。
(2)在不对称故障条件下，单相接地测量阻抗与相间故障测量阻抗受STATCOM影响程度都与故障点与STATCOM的安装距离成正比．并且随着补偿度的增加测量阻抗偏差增大。同样条件下，相间故障测量阻抗受STATCOM的影响比单相接地明显。
同样．对于UPFC而言，由于故障导致测量阻抗变化．只需在进行保护整定时，给出一定的裕度，UPFC就不会对线路原有的继电保护产生影响[10]。
目前抑制FACTS装置谐波对电力系统及保护的影响的关键即是就要从主电路设计上考虑，文献[11]中针对STATCOM提出了三种可行的抑制谐波方法：
①多重化技术：采用2、4或者8个三相桥逆变器或三个单相桥逆变器组合使用的方法，在成倍提高装置总容量的同时。根据具体情况，考虑交流侧变压器的连接方式．不同逆变器间的移相角度，及交流侧输出采用并联还是串联方式．就可以相应的消除一些高次谐波的含量。
②多电平技术：即是使每个单相桥桥臂的输出电平有多个值．此法可以有效的消除输出电压中的谐波，同时提高输出电压的等级。但对于采用5电平以上的电路．其结构和控制都很复杂，直流侧电容电压的平衡控制更加困难．因此在大容量的STATCOM装置中，一般只采用三电平的结构。
③单相桥串联技术：即所谓的链式连接技术。对所采用的串联的每个单相桥采用不同的驱动脉冲，使每个桥输出电压所含谐波大小和相位不一样，使最终迭加而成的总输出电压谐波含量很小。
4 FACTS装置对电力系统的阻尼控制
FACTS装置的阻尼控制作用主要体现在两个方面，一是用于抑制低频振荡：二是用于抑制次同步振荡。
4．1 FACTS装置抑制低频振荡
对于一个固定的电网，它的振荡模式有许多，在通常情况下．特征值最接近复平面内虚轴的主特征值对应的主振荡模式才是决定系统振荡的。因此FACTS装置的引入．主要是通过对当地信号进行一定角度的相位补偿．对主振模式施加一定的影响，从而实现对系统的阻尼补偿．进而使振荡得到控制。
而在现实系统中．主振模式对应的主振频率往往不是固定的．它可能随着潮流、线路参数、其他控制器参数的变化而变化。因此，为某一频率设计的补偿器可能不能适应系统变化后的工况，而快速地辨识当前系统主要模式的低频振荡就非常必要。文献[12]采用Pronv分析在线学习系统的主振频率，并实时调整基于STATCOM的相位补偿器的参数，仿真证明该法可以在暂态过程开始一个周期后完成相位补偿的参数调整。
但目前随着电网的规模增大，复杂性增加，其非线性就更强了。当扰动造成系统出现振荡时，往往不仅仅是一个主振荡模态决定的．还有多个模态互相作用导致振荡更剧烈。因此，在应用FACTS装置时，要充分考虑FACTS的引入对系统振荡模式的影响。
文献[13]提出了一个多机系统下的利用FACTS装置阻尼电力系统振荡的联合模型。此模型与Phillips-Heffon相似．是将基于FACTS装置的稳定器等价成为系统中每个发电机的阻尼转矩．这样如果这个特殊的稳定器的参数若是条件得当．就可以改善系统的振荡稳定性．
目前有许多研究中采用基于FACTS装置的Lva．punov能量函数法的阻尼控制策略14 J[1引。此法的优点是只需选用合适的当地测量信号就能实现阻尼控制．而无需考虑整个网络的拓扑结构。因为SVC是比较早应用在电力系统中，故在阻尼控制上的研究成果很多．相关结论参见文献[16]。
随着我国电网规模越来越大．由于局部扰动甚至造成国内外未见报道的“超低频振荡现象”．即系统振荡频率低至0．13Hz。现在低频振荡再度成为研究的热点，而FACTS装置的引入可以在某种程度上抑制振荡，提高系统稳定性。为此，我们更应该从FACTS装置与电力系统之间的相互影响的角度．找出系统振荡时．FACTS装置可能的不可靠的动态特性．从而可以找出抑制超低频振荡更可靠的方法。
4．2 抑制次同步谐振(Subsychronous Resonance-SSR)
目前，已经有多种FACTS元件抑制SSR的性能和机理研究，其中比较有代表性的是并联动态电阻器、SVC、NGH阻尼器、TCPS、TCSC、SSSC及高压直流输电(High Voltage Direct Current-HVDC)，其中以TCSC的研究居多，具体参见文献[17]。FACTS元件抑制SSR功能的实现，在很大程度上取决于控制器设计水平的优劣。研究表明：设计不好的控制器．不仅不利于发挥FACTS元件抑制SSR的功能．而且会恶化系统的次同 步谐振工况，甚至导致系统的次同步失稳。
次同步谐振和低频振荡相比，大多是由于输电线路中采用高串补度的固定串联补偿电容引起的．而可控的串联补偿FACTS装置能够有效抑制这一现象．4．2．1 SSR的控制方法及相关问题
FACTS元件抑制SSR功能的控制方法目前主要有PID控制、人工神经网络方法、模糊控制等．有时也根据元件的独特性来选择相应的控制方法．但在控制中要注意和系统中的其他元件进行协调控制。具体有以下几个方面：
①常规元件和FACTS元件在抑制SSR时是否存在不利的相互作用：
②如何协调常规元件和FACTS元件的行为以便达到最佳的SSR抑制效果：
③FACTS元件与FACTS元件之间是否可能因为控制目标冲突或调节反向等原因造成SSR抑制效果的下降．应该如何协调。
目前，国内外对这个问题的研究还不是很全面．只有少数几篇文献涉及这个问题。文献[18]将NGH阻尼器和附加励磁控制进行协调．解决了补偿度提高引发非主导模式失稳的问题；文献[19]探讨了SVC和PSS的协调控制问题。文献[20]将SSSC与原动机调速器协调来控制互联电网的频率振荡。文献[21]对多机电力系统中多台TCSC控制器间的交互影响进行了分析．只是指出了一种负交互作用的存在．但没有进行机理分析。
4．2．2 FACTS元件的模型建立问题
当早期研究FACTS元件抑制SSR的性能时．元件模型以往常套用已有的潮流分析模型或暂态模型．但深入研究时往往得不到正确的结果。后来有了基于时域方法的电磁暂态模型和基于频域方法的分析模型。
最早的模型是将FACTS元件视为等效的有功注入、无功注入、电压源或相角补偿量等。这种模型本质是稳态模型，在研究中确不能反应出由于SSR导致系统状态迁移时FACTS元件输出的大幅度变化。同时此模型不能区分元件主电路和控制系统．因此也不能很好的探讨控制系统所起的作用。而后出现的准稳态模型解决了此问题，但此种建模方法忽略了FACTS元件非线性开合行为造成的波形畸变．及次同步谐振工况中系统状态的剧烈变动。而且准稳态模型只反映了元件的基频响应特性，而忽视了其他频率分量。因此分析误差很大。
由上面的已有模型的分析可知，我们要得到更精确的模型需要涉及元件的内部动态过程。而此过程对于大电网条件下的次同步振荡分析，及考虑FACTS元件与系统之间的相互影响等工作是必要的。
目前研究FACTS元件抑制SSR的性能，应用最多的方法就是时域仿真法和频域分析法，或是两者的结合．以求能在线分析SSR现象并及时提出抑制措施。另外．进行动模仿真研究也是一个比较可行的方法，但目前对此研究还很少。文献[22]提出了结合谐波特征的可控串补动态相量法,建立了严格的、系统化的考虑三次及五次谐波的TCSC动态相量模型。此模型充分考虑了晶闸管开关的非线性动态特性，适用于电力系统的快速动态分析和频谱相关的机理研究。
4．2．3考虑HVDC的特殊电力系统次同步振荡现象
高压直流输电(HVDC)具有高度可控、调节迅速、传输功率大、运行灵活等特点，在远距离大容量输电、区域电力系统互联等方面有其优越性。但在另一方面，由于HVDC输电快速可控，存在着与汽轮发电机组轴系机械系统发生次同步扭振(Subsychronous Oscilla—tion-SSO)相互作用的可能性，其产生的机理不同于串联补偿输电引起的SSR。但目前，对这个问题的研究成果相对较少．一般大多都在进行分析方法的研究，从而揭示一些不同于传统认识的结论。
文献[24]采用特征值分析法研究交直流电力系统中HVDC换流器控制对次同步振荡(SSO)模态阻尼的影响。并通过仿真发现．SSO模态的阻尼并不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的，而是有自己的一条最佳的模态阻尼脊线。因此，减小时间常数和提高增益可以从参数不稳定域到达参数稳定域或者远离参数不稳定域，这有利于提高鲁棒稳定性，但并不总是有利于改善SSO的模态阻尼。
而且随着我国南北互联，西电东送，交直流互联电网的规模越来越大，所以深入研究SSO的发生现象及机理也将是一个趋势。5高压直流输电
我国互联电网中直流线路越来越多，有关直流控制及其与其他FACTS装置的协调控制，一直是人们的研究热点。为此，我们有必要进一步了解高压直流输电的特性及其控制规律。
高压直流输电系统是高度可控的，它采用各种分层控制方式．以保证获得高效稳定的运行和灵活的功率控制．并同时保证设备的安全。
大多数运行中的HVDC联络线可以模拟为两端系统．有一个可控整流器和一个可控逆变器，并且联接到交流系统。一般地，基本换流器是标准设计，它们的控制方法和采用的控制变量性质随系统的不同而变化。基本的控制原理如下[25]：
(1)整流器采用电流控制和晶闸管触发角0限制控制。最小。参考角整定在5。左右，以保证触发时换流阀上有足够的正电压。从而保证换相成功。
(2)逆变器采用恒定熄弧角(CEA)控制和电流控制．在CEA控制方式下，熄弧角y被调节到15。左右，这个值表示了在可接受的无功需求和换相失败的低风险之间所能做的权衡。
(3)在正常条件下，整流器为电流控制方式，逆变器运行在CEA控制方式，如果整流端的交流电压下降．整流器触发角也会减小，直到它达到‰限制。这时，整流器切换为‰。控制，而逆变器设为电流控制。
(4)为保证良好运行和设备安全，确定电流指令时应考虑几个限制：最大电流限制、最小电流限制和依赖于电压的电流限制。
基于上述控制原理的控制方案分为四层：换流桥或换流器单元控制、极控制、主控制和整体系统控制。其中前三层属于器件底层控制方式，而整体系统控制方式是属于HVDC两端及AC系统协调方面的外部控制方式。目前有许多研究都集中在这一层。
需要说明的是．在高压直流输电系统中，基本的控制量是整流器控制的直流电流和逆变器维持的直流电压。这种控制方式下的直流联络线缓冲了一个受扰动的交流系统对另一个交流系统的影响。但是，它也阻碍了有利于维持交流系统稳定的同步功率的传输。实际上．从交流系统看来，直流换流器是一个对频率不敏感的负载．这可能产生系统摇摆的负阻尼，在系统摇摆期间．直流联络线甚至可能吸收过多的无功功率，而导致电压崩溃。为此，常常需要附加控制来拓展直流的控制能力，以改善交流系统的动态性能，提高系统可靠性：这就包括和FACTS装置间进行协调控制．采用控制理论的各种方法设计控制器进行控制。所能改善的系统性能主要有以下几个方面：
增加对交流系统机电振荡的阻尼：
①提高暂态稳定性：
②抑制交流系统的次同步振荡： ③隔离系统之间的干扰：
④孤立小系统的频率控制：
⑤无功功率调节和动态电压支持。
而且，从内部特性考虑，当今的HVDC技术多采用传统电流源型换流站(Current Source C0nverters-CSC)实现功率的传输，换流站的每个阀采用多个可控硅或晶闸管串联的方式，其电流可通可控．但电流的关断依靠交流电流的自然过零点关断．当系统交流电压在出现故障或扰动时发生跌落或畸变时．容易引起换相失败。目前很多研究都是集中在换相失败的机理研究及抑制措施上[26][引．
目前，随着大功率电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用日益广泛．电压源型换流站(Voltage Source Converters-VSC)在HVDC中的应用成为可能。国外就此技术已经进行了工程实践．证明这种VSC型HVDC在中小等功率规模下要比传统的直流和交流输电更经济，随着大功率电力电子技术继续发展，有望在大功率传输中得到应用。对比HVDC．这种新型的直流输电有很多优点㈣㈣㈣：
①可以同时控制有功和无功。在直流两侧都可以控制交流电压．
②不提供短路容量．可以通过DC电源向无源AC网络供电．
③在换流器之间不需要快速通信。
④可以单独控制一个换流站的无功潮流．而不受另一个站的影响。
⑤多个VSC可以接到一个固定极性的DC母线上，形成具有与交流系统相同拓扑结构的多端直流系统。
⑥用地下挤塑DC电缆．使陆地及海洋的输电更经济可行．
⑦VSC型换流器体积小，使得占地面积小．方便使用。
6 FACTS装置在电力系统中亟待解决的问题
综上可见，为了提高大电网的运行可靠性．引入以FACTS装置为代表的大功率电力电子装置的研究有以下几个方面的问题亟待解决：
(1)联网方式时或系统遭受扰动时．应重点考虑不同的FACTS装置之间的协调。如在系统遭受大扰动时，出于金属氧化物限压器(MOV)保护功能．TCSC在故障期间一般是闭锁的．从而限制了TCSC对首摆稳定的最大贡献。为此．这时就要考虑采取其他FACTS装置作为辅助控制，从而提高系统的可靠性。目前的一个研究热点——多代理(Multi-agent)技术是解决协调控制的一个有效方法．通过在每个FACTS装置上设置子代理，通过事先制定的通信规则与系统的总代理进行相互联系，在不影响系统稳定性的前提下决定装置的投入和退出。这只是个构想．实际应用还有待于进一步的研究．
(2)在交直流互联电网中．为了提高区域间的可用输电容量，利用FACTS装置的关键还是潮流控制模型的建立。以往建立的模型大多用在交流系统中．当存在直流线路时，关键是如何选取交直流系统的交界变量．以得到合适的反馈变量用于潮流控制。
(3)目前FACTS装置在保护方面的大多数成果是基于对称故障条件下得出的结论。但往往对称故障也是由不对称故障发展而来，在大多数不对称故障条件下，FACTS装置的动态特性有什么不同：能不能通过及时控制使之朝有利于系统稳定的方向发展．
(4)目前国内对SSSC在电力系统保护中的影响研究很少，而SSSC具有它的特殊结构优势．它是通过注入一个幅值可变的交流同步电压源串联在输电线上。通常这个同步电压能够等效成一个感性或容性的电抗．可以通过改变电抗的大小，使SSSC能够起到控制线路潮流的作用。由此可见，在故障条件下，研究SSSC是否对继电保护有影响，是否可以通过控制SSSC从而使线路上的继电保护装置保持正常运行是很有意义的．
(5)电力系统振荡往往不是由一个主振模态决定．系统的非线性性会导致两个或多个模态共同作用．加剧系统振荡。为此，在引入FACTS装置时，我们要充分考虑其动态特性对系统的模态的影响。充分利用FACTS装置可以提供阻尼的特点，开展对其本身的电气特性和动态行为的研究，目的找出抑制互联电网“超低频振荡”的可靠方法。
(6)在抑制次同步谐振时，要深入研究系统的电磁暂态仿真建模问题。目前有文献指出，由于电力电子装置易于产生谐波，引入SVC反而加剧了系统的次同步谐振现象，TCSC的补偿度过高也会使系统产生次同步谐振。为此，对FACTS装置本身的电气特性及其在遭受异常扰动后的动态行为的研究就是关键所在，而方法之一可以就动态相量建模法进行深入研究。
(7)随着电网规模的日趋庞大，在线分析系统出现的各种问题并及时解决已经成为必须。因此对于基于FACTS装置的研究，我们可以采用PMU及广域测量相量等方法，对所需要的控制信号进行在线检测，及时更新调整，使其适应网络拓扑的变化，以提高系统运行的可靠性。
(8)HVDC的换流器作为一个特殊的大功率电力电子设备，我们要深入研究其底层控制策略，当系统出现异常情况时，底层的相应参数及保护控制会有哪些相应的动作，只有这样，才能深入剖析HVDC与汽轮发电机机械系统发生扭振的相互作用，找出SS0发生的机理，从根本上提出抑制SS0的措施及提高交直流互联电网可靠性的方法。
7 结语
基于大功率电力电子器件的FACTS装置及HVDC，目前在国内外的实际工程应用中，在提高系统输电能力及改善系统可靠性方面已经取得了一定的成果。但是在研究其动态特性的同时也发现，当系统发生故障时，不仅系统电压可能出现严重的不对称、畸变或出现振荡，大功率电力电子装置也可能出现严重的负序电流、变压器偏磁过电流、谐波过电压等影响装置自身安全运行的问题。严重可能导致装置退出运行，从而影响系统的可靠运行。基于此，我们有必要在以后的研究中，深入探讨FACTS装置的底层动态特性，及其与电力系统的相互作用关系；从而在保证大功率电力电子装置可靠运行的同时，真正实现未来复杂交直流电力系统的可靠运行。
8 致谢
本文所做工作得到了国家重点基础研究特殊基金(N0．2004CB217907)、国家自然科学基金(No．50595412和No．50377017)及许继电力科技基金的资助。
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