500kV统一潮流控制器在苏州南部电网的应用研究

220 kV南京西环网统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)是世界上第1个基于模块化多电平(modular multi-level converter,MMC),该工程于2015年12月建成投运。本文首先简要介绍了该工程在2016年的运行情况及在电网中发挥的作用。接着具体阐述了苏州南部电网在发展中存在的不同运行方式下输电通道输/受电能力不足、动态无功支撑能力有限、近区直流双极闭锁后的供电缺额等问题。通过与常规解决措施的对比,阐明了在苏州南部电网中应用500 kV UPFC提高电网输电能力及稳定性的可行性、必要性和必然性。不同于220 kV UPFC工程,500 kV UPFC工程不仅在电压等级上进行了提升,而且创造性地提出了可切换的UPFC主接线方式。500 kV UPFC的应用可以显著提升苏州南部电网的输/受电能力,发挥显著的安全效益、经济效益、社会效益。     

UPFC对电网潮流及电压支撑能力的研究

苏州南部电网的电力受季节变化潮流分布影响较大,在部分方式下断面存在"卡脖子"的现象,拟通过加装500kV统一潮流控制器(UPFC)来解决该问题。介绍了UPFC的应用现状,对UPFC在苏州南部500 kV电网的需求进行了分析、计算,论证了UPFC装置在潮流控制以及电压支撑方面所起的作用,结果表明,加装UPFC后,有效解决了该电网线路的输电瓶颈及直流双极闭锁后大面积的限负荷问题。     

统一潮流控制器在苏南500 kV电网中的应用

针对苏州南部500 k V电网供电能力提升、特高压直流功率消纳等问题,开展了统一潮流控制器(UPFC)在苏南500 k V电网应用的可行性研究,并给出了UPFC接入系统方案及拓扑结构,通过系统计算确定UPFC变压器及换流器容量。仿真计算验证了其对苏州南部500 k V电网潮流及电压调节作用,结果表明:苏南电网冬季大负荷及锦苏特高压直流小方式下,能消除梅里木渎断面N-1过载的问题;夏季锦苏直流大方式下发生双极闭锁时,通过提升地区电网供电能力,减小苏南地区切负荷量;通过UPFC无功电压控制,提供苏南地区电网电压恢复水平,一定程度上减少了锦苏直流发生换相失败。并给出了UPFC主设备关键参数的选择依据。     

苏南500 kV统一潮流控制器保护系统及动作结果分析

苏南500 kV统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程是目前世界上电压等级最高、容量最大的统一潮流控制器工程,用于解决苏州南部电网潮流分布不均、断面超限、无功支撑能力不足等问题。本文概述了苏南UPFC的工作原理及保护配置方案,对典型故障点的保护动作结果进行了阐述说明,为今后更高电压等级的柔性输电系统保护研究提供了参考。     

封面简介

<正>国网苏州南部电网500 kV统一潮流控制器(UPFC)工程为迄今电压等级最高、容量最大的UPFC工程。工程设有三组换流器,单组容量250 MVA,采用背靠背的连接方式,串联侧两个换流器通过两个串联变压器接入木渎—梅里500kV双回线路,并联侧一个换流器通过并联变压器接入木渎500 kV母线。     

世界最大电网智能导航系统在苏州投运

正日前,世界电压等级最高、容量最大的统一潮流控制器(UPFC)工程——江苏苏州南部电网500 kV UPFC科技示范工程正式投运。它相当于给电网加装一个智能导航系统,首次实现了500 kV电网电能流向的灵活、精准控制,最大可提升苏州电网电能消纳能力约130万kW。国网江苏电力总工程师陈刚介绍,苏州是我国用电负荷最大的地市,其主要电源是锦     

江苏苏州南部电网500千伏UPFC示范工程投运

正江苏苏州南部电网500kV UPFC示范工程投运,最大可提高苏州南部电网供电能力约130万kW。2017年12月19日,江苏苏州南部电网500kV统一潮流控制器(英文简称"UPFC")科技示范工程正式投运,在世界范围内首次实现500kV电网电能流向的灵活、精准控制,最大可提升苏州电网电能消纳能力约130万kW。     

含统一潮流控制器输电线路断路器保护研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)作为一种功能强大的柔性交流输电设备,目前在国内电力系统中得到进一步推广并逐步应用在500 k V电压等级系统中,含UPFC输电线路在一个半接线方式下的断路器保护将面临新的应用问题。文中结合苏州南部电网500 k V UPFC示范工程实施,分析500 k V含UPFC系统对于断路器保护装置特殊功能需求,针对不同接线方式提出断路器保护适应性解决措施,指出不一致运行状态下断路器保护与UPFC控制保护配合策略,可有效避免断路器保护带UPFC重合闸的情况,从而为UPFC接入后系统稳定可靠运行奠定基础。     

世界电压等级最高、容量最大的UPFC工程开工

正近日,由中国能建江苏院承担设计的江苏苏州南部电网500kV统一潮流控制器(英文简称"UPFC")示范工程正式开工建设。这是该院在2015年成功设计南京西环网220kVUPFC示范工程的基础上,向世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程发起的又一次成功挑战。随着电网潮流的涌动.如果某些区域用电激增,可能造成输电线路的超负荷运转。UPFC就是通过控制所有影响输电线路潮流的参数,为输电通道加装一套"智能交通导航仪",疏导电力"交通",从而实现对电网潮流的灵活、精准控制,在现有网架基础上保障电网安全运行。据悉.该工程之所以选址苏州,是因为苏州南部电网的±800kV锦苏直流特高压输电传输的是来自四川锦屏的清洁水     

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。     

500 kV苏南UPFC控制功能研究及性能试验

为解决苏州南部500 k V电网供电能力提升、特高压直流功率消纳等问题,投运了世界首套500 k V统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程。本文针对苏南500 k V UPFC工程应用情况,结合电网潮流调节需求分析,梳理了UPFC系统关键控制性能指标及控制功能要求,并在工程系统试验期间对相关的控制功能和性能进行重点测试,主要包括:苏南UPFC工程稳态控制精度、动态响应指标等基本性能指标,以及N-1紧急功率控制、电网故障UPFC闭锁及自动重启动控制的功能和性能等,用于检验UPFC控制能力及运行效果,并为后续工程建设、标准规范制定累积了重要实践经验和数据。     

苏南UPFC工程保护配合策略研究

统一潮流控制器(UPFC)是一种能够独立、快速、精确、连续控制系统电压和潮流的最新一代柔性交流输电系统装置,为解决城市电网发展受限问题提供了有效手段。文中针对苏南UPFC工程中保护配置展开研究,介绍了UPFC本体保护的三取二功能以及UPFC的重启策略,在继电保护配置情况及动作策略基础上,提出了UPFC本体保护与交流线路、变压器保护等保护的配合策略。并结合500 k V苏州南部电网UPFC工程实时数字仿真(RTDS)与入网系统调试,给出实际保护配合策略的功能和效果,试验结果表明可有效保护UPFC。     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

基于断面负载均衡度的统一潮流控制器潮流优化控制方法

区域间断面的输电能力主要受限于重载通道的热稳极限,同时关键输电断面对于电网的安全稳定运行具有重要意义。文中提出一种针对断面输电能力受限和潮流分布不均的统一潮流控制器(UPFC)控制方法。定义了断面负载均衡度这一指标,为评估UPFC的潮流控制效果、UPFC对断面潮流分布的优化作用提供了可量化的指标。以江苏省苏州市500 kV UPFC科技示范工程为例,从三相永久性N-1故障、稳态运行和锦苏直流闭锁3种工况提出了相应的UPFC控制方法。仿真结果表明,基于所提指标的UPFC控制方法可以达到改善断面输电能力和潮流分布的目的,同时提高电网的安全稳定性。     

上海电网220 kV统一潮流控制装置示范工程应用效果分析

结合上海特大城市电网特征和实际运行需求,分析了上海220 kV电网加装统一潮流控制器装置(UPFC)的必要性。确定了UPFC示范工程合理的选址方案,提出了220 kV蕴藻浜站UPFC示范工程的电气主接线、主设备参数以及控制策略。基于实时闭环仿真平台研究了加装UPFC对上海电网的影响。通过仿真验证了UPFC示范工程在提升电网传输能力、改善电网电压稳定性、实现分区无功就地平衡等方面的多重应用效果。     

统一潮流控制器用500 kV油浸式串联变压器技术解析

500 kV串联变压器是苏州500 kV统一潮流控制器(UPFC)工程中的关键设备,承担着换流器与线路电压、功率输送调节的任务。由于500 kV串联变压器特殊的联结方式和运行工况,其与常规500 kV变压器存在诸多不同。第一,网侧绕组相对地主绝缘与线路电压等级匹配,而端间纵绝缘则由各项过电压决定,带来了网侧绕组绝缘水平复杂的特点;第二,绝缘试验中雷电全波冲击试验和外施耐压试验也与常规变压器差异较大;第三,串联变压器的特殊工况造成了其对抗短路能力和过励磁能力要求高的特点。在苏州UPFC工程中,针对500 kV油浸式串联变压器开展了大量的技术研究,克服了网侧绕组绝缘复杂、试验技术特殊、抗短路能力和过励磁能力要求高等难题。文中分别从运行工况、技术特点和试验要求等方面对苏州UPFC工程中500 kV串联变压器进行技术解析。