سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر

سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر (به انگلیسی: Flexible AC transmission system) یا FACTS سیستمی متشکل از تجهیزات استاتیک استفاده‌شده برای انتقال انرژی الکتریکی است. هدف آن بهبود کنترل‌پذیری و افزایش توانایی انتقال قدرت شبکه است. این سیستم عموماً ابزاری مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت است.

سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر، توسط انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) به این صورت تعریف شده است: «سیستم بر اساس ادوات الکترونیک قدرت و دیگر تجهیزات استاتیکی که کنترل یک یا چندین پارامتر سیستم انتقال انرژی جریان متناوب را برای بهبود کنترل‌پذیری و افزایش توانایی انتقال قدرت الکتریکی محقق می‌سازد.»

نظریه

در حالت خط بی‌اتلاف، اندازه ولتاژ در سمت دریافت (انتهای خط) برابر سمت ارسال (ابتدای خط) است:

V_s = V_r=V

انتقال منجر به یک $\delta$ ی پس فاز می‌شود که به راکتانس X خط وابسته است.

${\begin{aligned}{\underline {V_{s}}}&=V\cos({\frac {\delta }{2}})+jV\sin({\frac {\delta }{2}})\\{\underline {V_{r}}}&=V\cos({\frac {\delta }{2}})-jV\sin({\frac {\delta }{2}})\\{\underline {I}}&={\frac {{\underline {V_{s}}}-{\underline {V_{r}}}}{jX}}={\frac {2V\sin {\frac {\delta }{2}}}{X}}\end{aligned}}$

از آن جا که این یک شبکه بی تلف است، توان اکتیو P آن برابر هر نقطه دیگر خط است:

$P_{s}=P_{r}=P=V\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin {\frac {\delta }{2}}}{X}}={\frac {V^{2}}{X}}\sin(\delta )$

توان راکتیو سمت ارسال منفی توان راکتیو سمت دریافت است:

$Q_{s}=-Q_{r}=Q=V\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin {\frac {\delta }{2}}}{X}}={\frac {V^{2}}{X}}(1-\cos \delta )$

از آنجایی که $\delta$ خیلی کوچک است، توان حقیقی عمدتاً به $\delta$ بستگی دارد، حال آن که توان راکتیو عمدتاً به اندازه ولتاژ بستگی دارد.

جبران‌سازی سری

سیستم انتقال ای‌سی انعطاف‌پذیر، برای جبران‌سازی سری امپدانس خط را اصلاح می‌کند: X کم می‌شود تا توان اکتیو قابل انتقال را زیاد کند. به هر حال، توان راکتیو بیشتری باید تأمین شود:

${\begin{aligned}P&={\frac {V^{2}}{X-Xc}}\sin(\delta )\\Q&={\frac {V^{2}}{X-Xc}}(1-\cos \delta )\end{aligned}}$

جبران‌سازی موازی

جریان راکتیو به خط تزریق می‌شود تا اندازه ولتاژ را تأمین کند. توان اکتیو قابل انتقال زیاد می‌شود تا توان راکتیو بیشتری تأمین شود.

${\begin{aligned}P&={\frac {2V^{2}}{X}}\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\\Q&={\frac {2V^{2}}{X}}\left[1-\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\right]\end{aligned}}$

منابع

؛ مراجع عمومی

• Narain G. Hingorani, Laszlo Gyugyi Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems, Wiley-IEEE Press, December 1999. ISBN 978-0-7803-3455-7
• Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash Pal, Flexible AC Transmission Systems: Modelling and Control, Springer, March 2006. ISBN 978-3-540-30606-1. http://www.springer.com/3-540-30606-4
• A. Edris, R. Adapa, M.H. Baker, L. Bohmann, K. Clark, K. Habashi, L. Gyugyi, J. Lemay, A. Mehraban, A.K. Myers, J. Reeve, F. Sener, D.R. Torgerson, R.R. Wood, Proposed Terms and Definitions for Flexible AC Transmission System (FACTS), IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, No. 4, October 1997. doi: 10.1109/61.634216 http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=00634216