双回 UPFC 在安徽电网应用的可靠性分析

统一潮流控制器可以优化电网潮流分布,提高系统输电能力。实际应用时,UPFC接入后系统的可靠性水平变化是UPFC接入方案需要考虑的重要因素。针对安徽电网随着网架规模的不断扩大而出现的潮流分布不平衡问题,提出双回UPFC结构在安徽电网的应用方案,并论证其必要性;然后,建立双回UPFC元件的可靠性模型,基于蒙特卡洛模拟和最优负荷削减,编写含双回UPFC的电力系统进行可靠性评估算法;最后,基于电网实际数据,分析UPFC接入后对系统可靠性的影响,并验证UPFC应用方案对电网可靠性的改善能力。     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

考虑UPFC实时控制策略的电网功率调节能力研究

提出一种考虑统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)系统级和换流器级控制策略的线路功率调节能力计算方法,实现了电网正常运行和N-1情况下UPFC对线路潮流有效控制范围的计算。介绍了UPFC工程的控制策略,在考虑并联侧定电压控制和定无功控制特性的基础上实现潮流分析,并以南京西环网UPFC为例,基于江苏电网的实时运行数据对UPFC的实际潮流控制范围进行计算,为电网调度运行提供参考。     

UPFC在江苏电网中的应用与控制效果

晋北—南京和锡盟—泰州特高压直流工程落点苏北电网后,将会对江苏电网潮流分布带来不小的影响,因此,有必要对这2个直流投产后周边500 kV电网进行潮流优化控制研究。首先在PSS/E仿真程序中建立统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)的机电暂态仿真模型;然后针对江苏电网2020年规划运行方式下,晋北—南京直流和锡盟—泰州直流相关断面线路N-1和N-2典型故障,研究断面线路潮流转移与过载情况;最后在江都—大港和泰州—凤城500 kV线路上安装UPFC,对存在线路潮流过载的故障,通过UPFC控制断面线路潮流转移,并计算所需的UPFC容量。     

南京电网UPFC潮流控制特性的综合性研究

中国第一台统一潮流控制器(UPFC)已于2015年底在江苏南京建成并投入实际运行。未安装UPFC之前,南京主城西部电网面临着主要输电走廊潮流分布不均衡的问题。南京UPFC通过调节铁北—晓庄220 k V安装线路的传输功率,改善整个南京西部电网潮流分布。主要针对南京UPFC强大的潮流控制特性展开综合性的研究。首先,依据潮流控制基本原理,详细推导了UPFC潮流控制方程。其次,依据南京电网实际运行数据,推算出南京UPFC潮流控制域,探究潮流控制域内调节功率变化对于控制参数的影响规律;计算分析南京UPFC提高线路传输功率和平衡潮流分布能力的大小,以及南京电网负荷中心容量提升上限。最后,通过计算含UPFC的电力系统最优潮流(OPF),分析得出南京UPFC潮流控制域内调节功率的改变对OPF计算结果的影响规律。     

500 kV统一潮流控制器工程

正统一潮流控制器(UPFC)是一种能综合调节输电线路电压、相位角和阻抗,实现线路有功、无功功率灵活控制的柔性输电装置,具有提高传输容量、优化无功配置、提升系统稳定性等功能。500 kV统一潮流控制器工程是目前世界上电压等级最高的UPFC工程。苏州南部电网500 kV UPFC工程研制了中国具有完全自主知识产权的UPFC成套装备,其     

适用高压大容量领域的MMC-UPFC应用可靠性分析

统一潮流控制器(UPFC)是一种高度可控的灵活交流输电装置。针对适用于高压大容量输电领域的双回基于模块化多电平换流器(MMC)的UPFC(简称MMC-UPFC),考虑其备用结构和运行保护原则,并将站外交流系统转化为MMC-UPFC子系统,以传统九状态UPFC可靠性模型为基础,建立改进的双回MMCUPFC七状态可靠性模型。建立MMC-UPFC的节点注入功率模型,并基于该模型将含UPFC的最优负荷削减模型应用到合肥南部电网实例中,验证了MMC-UPFC各运行状态对系统可靠性的改善能力,并进一步研究了MMC-UPFC安装位置对可靠性改善能力的影响。     

基于PSASP用户自定义的UPFC潮流控制模型

为建立与电力系统分析综合程序（PSASP）相适应的统一潮流控制器（UPFC）潮流控制模型,提出一种解耦控制方法。串联侧分别采用串联注入电压的q轴和d轴分量控制线路传输的有功功率和无功功率,并联侧基于瞬时功率理论,采用并联侧电流的q轴分量控制UPFC并联接入点母线电压,通过改变UPFC与网络接口节点的注入电流实现UPFC的潮流控制目标。在国内某500kV电网上进行了潮流控制计算,计算结果表明,所建立的模型正确、可行,完全可用于含UPFC的实际电网的工程研究和分析。     

基于UPFC的供电能力提升技术及其在江苏电网中的应用

正潮流分布不均是制约220 kV分区电网供电能力提升的重要因素,研究了统一潮流控制器(UPFC)提升电网供电能力的新技术,并基于功率注入法在机电暂态仿真程序PSASP中自定义建模。仿真中首先设置安装点目标功率值,再根据潮流计算结果反推UPFC控制参数,实现了含UPFC的实际大电网潮流调控分析。通过UPFC的潮流控制均衡变电站负载,降低N-1、N-2故障情况下的线路过载倍数,提升了电网分区的供电能力和安全稳定性。江苏电网2014年规划数据验证了所提方案的有效性。     

基于模糊逻辑的UPFC线路新型正序故障分量方向元件

统一潮流控制器(UPFC)可以灵活控制线路潮流,提高电力系统运行稳定性,但其接入会对线路保护的动作性能产生影响。针对UPFC线路正序故障分量方向元件在反方向故障时易发生误动的问题,提出了基于模糊逻辑的适用于UPFC线路的新型正序故障分量方向元件。首先,通过增加UPFC线路侧电压互感器,与原有的母线电压和线路电流测点组成新型保护单元。在此基础上,对传统方向元件的动作区域进行划分,进而应用模糊逻辑,通过设置合理的隶属度函数、权重和故障方向判据,利用综合隶属度函数实现故障方向的判别。最后,基于PSCAD/EMTDC的大量仿真结果表明,新型方向元件在UPFC不同运行方式、不同故障类型和过渡电阻等条件下,均可正确判别故障方向,保障了UPFC接入后电网的安全可靠运行。     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。     

统一潮流控制器在动态模拟系统中的应用

建立了同步发电机和无穷大容量母线组成的动态模拟系统，考察统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)在此系统下的稳态和暂态特性。以调节某条线路的有功潮流为例考察了UPFC装置在动模系统中的稳态运行情况，包括潮流和功角的变化情况，仿真和实验结果表明，UPFC能快速平稳地改变系统线路间的潮流分布。在暂态实验中分析了UPFC能改善系统同步稳定性的原因，并通过仿真证实了UPFC装置对功角和潮流的振荡具有抑制作用。     

500kV统一潮流控制器提高大容量直流馈入系统电压稳定性的研究

500 kV统一潮流控制器作为一种新型的动态电力电子设备可用于控制受入通道的有功潮流,合理分配受端电网受入的电力;同时,统一潮流控制器又可同时作为动态无功设备为系统提供无功支撑。文章对含500 kV统一潮流控制器的大容量直流馈入系统展开电磁暂态分析,对交直流系统、统一潮流控制器以及相关控制系统进行详细PSCAD建模,并根据统一潮流控制器并联侧的动态特性设定无功响应策略。结果表明,统一潮流控制器可提升大容量直流馈入系统的电压稳定性,同时可缓解近区直流换相失败的情况。     

统一潮流控制器选址定容的关键影响因素分析及优化方法

针对利用统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制能力来改善输电断面潮流分布、解决关键输电线路过载问题的应用场景,基于电网络理论推导了UPFC串联侧装置所需安装容量与关键输电线路潮流转移需求、UPFC安装位置、网架结构参数之间的关系,提出了UPFC串联侧装置安装容量的计算方法。在此基础上,分析了影响UPFC装置安装容量的主要因素,并针对两种典型的网架结构,研究了转移单位潮流所需的UPFC串联侧装置安装容量受UPFC安装位置、网架结构参数的影响情况。进一步,提出了一套简单实用的UPFC安装位置和容量的优化方法。案例分析结果验证了所提出的UPFC串联侧装置安装容量计算方法和关键影响因素分析的有效性,同时验证了所提出的UPFC安装位置和容量优化方法的可行性。     

UPFC接入对线路变化量方向元件的影响

统一潮流控制器（UPFC）可以实现线路潮流的灵活控制,改善系统运行方式,但UPFC的接入改变了线路电压的均匀分布,也给继电保护带来了一些问题。结合故障后UPFC的控制保护逻辑,研究了UPFC注入电压的暂态变化特征,针对不同故障位置推导了注入电压变化对变化量方向元件的影响机理,分析了UPFC接入对不同变化量方向元件的影响程度,指出当保护安装处位于故障点与UPFC接入点之间或者UPFC本体故障时,正序变化量、工频变化量方向元件的灵敏性会大幅下降。基于苏州南部电网500kV UPFC工程实际模型及参数,搭建了计及UPFC控保逻辑的RTDS仿真模型,通过仿真试验对理论分析结论进行了充分验证。     

UPFC在线运行优化辅助决策应用功能设计

由于缺乏UPFC实时运行优化指导工具,UPFC强大的潮流控制能力无法灵活发挥。基于智能电网调度控制系统设计了UPFC运行优化辅助决策应用功能,根据实际UPFC工程限额工作模式下潮流计算特点,求解UPFC控制措施灵敏度,利用在线丰富的计算资源,进行UPFC多控制目标集群并行计算,获取UPFC静态安全控制措施和潮流优化控制措施。该应用功能可利用UPFC控制能力提高电网运行的灵活性,为调度运行人员提供辅助决策。苏州南部电网500 kV UPFC工程算例分析说明了UPFC在线运行优化辅助决策计算流程,结果显示所提方法可有效解决UPFC近区静态安全问题,并优化近区网络损耗。