用户电力技术是1992年由美国 EPRI 提出,又称为定制电力技术：把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，以用户对供电可靠性和电能质量要求为依据，为用户配置所需要的电力。

简介

分类

现状

影响

用户电力技术的应用

简介

80年代以来，电力电子学已逐渐成为一门新兴交叉边缘学科，与此相对应的现代电力电子技术也得到迅速发展。以计算机技术和功率半导体制造技术为基础和先导，开关器件功率处理能力和切换速度有了显著提高。采用电力电子装置等高新技术,在高效使用电能上已越来越多地被人们所认识。

用户电力技术(Custom Power)是美国电力科学研究院（EPRI）的N.G.Hingorani博士继在1986年提出柔性交流输电技术（Flexible AC Transmission System，简称FACTS）之后，于1988年针对配电网中供电质量问题提出的新概念。其主要内容是：对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

FACTS技术和用户电力技术都是以大功率可控硅为基础，与传统的电力系统技术相比具有精确、快速、灵活等特点，是解决电能质量问题的有效手段。根据解决问题的出发点不同，这两种技术分属于系统侧技术与用户侧技术。柔性输电装置侧重于输电系统，具有工作电压高，装置容量大等特点，其功能常常是为满足一个区域的多数用户而设计的；用户电力装置侧重于配电系统，具有工作电压低，装置容量小等特点，其功能往往是根据少数用户的要求而设计的。尽管两种技术的侧重点不同，使用目的和经济评价标准不同，但是在使电网高度柔性化，提高输电能力的效果上是一样的。有些装置甚至既可以用于输电网，又可以用于配电网，例如有源滤波装置（Active Power Filter）和同步并联补偿器（STATCOM）等等。因此可以把柔性输电技术与用户电力技术看作同一种技术在电力系统不同方面的应用。

分类

根据工作原理，用户电力技术可以分为基于半可控器件-晶闸管的，利用其开关特性调节无源器件如电容和/或电抗的等效阻抗，以达到改变系统参数的目的的第一代阻抗调节型控制器，如SVC和TCSC等。以及以全可控器件如IGBT，GTO等所构成的电压和电流源变流器所产生的同步电压（或电流）来对系统的电压和电流进行控制的第二代同步电源控制器，如同步并联补偿器STATCOM，同步串联补偿器和统一潮流控制器UPFC等。上述在输电系统中得到迅速发展和经过实际运行考验的控制器实际上均可以有效地应用于配电系统。

现状

目前，FACTS已被国内外一些权威的专家预测为电力系统“新时代的三项支撑技术（柔性交流输电技术、先进的能量管理系统技术和综合自动化技术）之一” ，和“现代电力系统中三项具有变革性影响的前沿课题（柔性交流输电技术，智能控制和基于GPS的动态安全分析与监测系统）之一”。

FACTS采用电子式的开关操作，无机械磨损，速度快（毫秒级）；既可以断续调节，也可以连续调节被控系统的参数。这些特点可大大提高控制的灵活性，对系统暂态稳定性、动态品质的提高是有益的。

传统电力系统的电能质量问题一般仅是关注系统的稳态情况下是否供电可靠，事实上，对于大部分传统设备来说，短时间的电压电流变化对设备的影响不大，甚至当供电在一定范围内变化的情况下也可以保证工作。但随着电子和信息技术的飞速发展，企业中自动生产线、精密加工工业、计算机系统、机器人等先进技术使用日益广泛，家庭用户和商业用户中计算机、复印机等现代化办公设备使用也越来越普遍，供电系统故障或电能质量恶化很可能会带来极为严重的影响，因此现在用户对电能质量的要求要远比以前严格。对于敏感的电力电子设备或信息设备来说，即使几个周期的供电中断，或电压跌落都将影响这些设备的正常工作，造成巨大的经济损失。由于用户要求的提高，保证用户的供电质量就成为一个非常重要而困难的课题，比如一次雷击都会影响在方圆几千平方公里内任一敏感负荷的正常运行，因此要保证用户的电能质量依靠传统的设备和方法是不行的。

影响

FACTS的提出在全世界引起很大反响，各国的电力研究机构、高等院校和制造厂家都开展了这方面的研究工作。美国、日本及欧洲一些发达国家已投入大量资金和人力进行研究开发，包括对现行网络的评估、硬件设备的开发及FACTS装置在电力系统中的配置应用等。国际大网络会议（CIGRE）也于1990年成立了相应的专门研究小组，并多次召开专门的国际性学术会议。

用户电力技术的应用

近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路等负荷不断增加。这些负荷的非线性、冲击性和不平衡性的用电特性，使网络中的电压、电流波形发生畸变，或引起电压波动、闪变和三相不平衡。此外，系统侧发生的雷击线路、投切电容器组、短路、断路等，都给供电质量造成严重的干扰。

另一方面，随着现代工业技术的不断发展和计算机技术的广泛应用，用电设备对电能质量更加敏感。低劣的供电质量将导致低劣的产品质量，特别是在重要的工业生产过程中，供电的突然中断将会带来巨大的经济损失。柔性制造系统(FMS)和计算机综合制造系统(CIMS)则对配电系统中的干扰和异常更敏感，甚至几分之一秒的不正常就可引起制造系统混乱。因此，广大用户对供电质量提出了比以往更为严格的要求。这就要求供电部门采取措施提高供电质量。

尽管可采用传统方法提高电能质量，如采用装设不间断电源(UPS)、备用发电机、机械投切的双回线路、无源滤波器等措施保护关键负荷，但这些设备投资、损耗都大，而且有时效果并不明显，常不能满足用户所需的电能质量要求。因此，采用新技术对配电网进行综合电能质量补偿已势在必行。

1用户电力技术的提出

用户电力技术正由此应运而生，它将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统，以减小谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术的提出为电力公司在系统侧以最经济的方法综合解决电能质量问题提供了一种新途径。

由于要求用户电力设备能实时地对配电系统的运行状态作出反应，迅速地将电能质量调节到所需的水平，采用的固态开关是保证用户电力装置能快速动作的关键。随着大功率开关器件GTO和IGBT的不断发展及其成本的不断下降，使其在配电系统中的广泛应用成为可能。此外微机控制技术、数字信号处理技术、光纤通信技术以及大功率开关串联技术的实现，也为用户电力技术的实施提供了技术上的保障。

用户电力技术的核心是以IGBT为基础的三相电压源逆变器。由于这种逆变器可工作在相当高的频率下(>1kHz)，它可利用PWM技术来输出接近于正弦的波形，并且可使其损耗减少。