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。     

统一潮流控制器在南京西环网的应用

首先介绍了统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）在国内外理论研究和工程应用的发展和现状。接着具体阐述了南京西环网在发展中存在的输电通道能力不足、潮流分布不均等问题。通过与常规解决措施的对比,阐明了在南京西环网中应用UPFC提高电网输电能力及稳定性的可行性、必要性和必然性。经分析计算发现,通过应用UPFC,不仅能够有效控制电网潮流,提高现有电网的输电能力,从而避免投资巨大、实施难度极大的城市电缆输电通道建设,而且还能够很好地适应未来电网网架的变化。因此,在南京西环网甚至将来的江苏电网中,应用UPFC可以显著提高电网的输电能力、利用效率及运行安全性,能够取得良好的经济效益和社会效益。     

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。     

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。     

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。     

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。     

UPFC在省级电网应用的选址定容方法

统一潮流控制器UPFC(unified power flow controller)可解决输电断面潮流分布不均问题,是提高输电断面能力和改善电网运行稳定性的有效手段.首先阐述了UPFC提高断面输电能力的原理,提出了一种"精准选址-优化容量"的优化配置方法和流程;其次,以西北某实际电网为例,分析了其在输/供电方面存在的问题,提出了利用UPFC提高输电能力的解决措施.然后,利用PSD-BPA仿真计算平台评估了各方案中UPFC选址和定容的效果.最后,根据经济性和适应性的综合分析,得到了最终推荐方案.结果表明,所提方法具有较好的工程实用性,可为UPFC在省级电网应用提供理论支撑.     

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。     

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。     

500 kV统一潮流控制器在苏州南部电网的工程应用

报道了500 kV统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）示范工程在苏州南部电网的应用情况,工程于2017年年底建成投产,建成后将成为世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程。首先介绍了苏州南部500 kV电网发展概况和存在的问题,分析了利用常规解决措施（线路导线增容、新增输电通道）解决上述问题时遇到的困难。然后给出了利用UPFC解决苏州南部500kV电网中存在问题的方案,详细论述了在苏州南部500kV电网应用UPFC的接入方案、接入效果、工程实施难度和投资成本。最后通过技术经济比较,分析了苏州南部UPFC示范工程的经济效益和社会效益。分析结果显示,示范工程投运后可以有效缓解苏州南部电网中存在的直流小方式下供电能力受限、无功支撑不足、直流换相失败风险大及直流双极闭锁后应急拉限电多等问题,同时较常规解决措施具有较好的经济性和较小的实施难度。苏州南部UPFC工程对在更高电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。     

统一潮流控制器潮流模型及功率调节能力分析

随着电网规模和交直流混合系统建设工作的快速推进,UPFC应用研究又成为热点之一。针对UPFC的不同控制需要,开展了不同控制策略下UPFC控制特性分析及其对电网潮流的影响研究。首先,本文针对不同的UPFC控制策略,建立了相应的常规潮流方程的修改模型,实现了直接采用常规潮流程序计算含UPFC的电网潮流的方法;然后,通过含UPFC电网的潮流分析,剖析了UPFC的稳态调控性能及其对系统潮流的影响能力;最后通过典型数据验证了本文模型和方法的有效性,对实际电网中应用UPFC具有一定的借鉴与指导意义。     

UPFC与VSC-HVDC综合分析对比

随着电力改革以及社会经济的发展,现代电力系统急需一种灵活多变、综合性能优异的输电方式。统一潮流控制器(UPFC)及柔性直流输电(VSC-HVDC)都具有控制潮流、稳定端电压等优异的特性,是现代电力传输发展的主要方向。针对我国电网发展的基本特点,从拓扑结构、潮流控制、输电距离对潮流控制的影响、供电可靠性、控制器设计、经济性等多方面综合分析比较UPFC与VSC-HVDC,为今后能够针对实际情况更好地选用设备提供依据。     

电力潮流灵活控制技术应用综述

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)、静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)、可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensation,TCSC)和移相器(phase-shifting transformer,PST)能够调节线路参数、灵活控制潮流变化,均已在国内外电网中实现工程应用,对均衡输电通道潮流、提升供电能力有重要作用。文中对UPFC、SSSC、TCSC和PST的理论研究和工程实践进行了综述。首先,分析了4种潮流控制装置的基本结构和控制原理,并介绍了国内外已投运工程的运行情况;其次,从结构、换流器技术、选址定容、控制策略、故障保护5个方面对潮流控制装置的关键技术研究现状进行概述;最后,展望了潮流控制装置在未来电网中的典型应用场景,并对潮流控制技术的研究方向进行了分析。     

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。     

基于统一潮流控制器的短路电流限制技术在浙江电网的应用研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)是最全面的柔性交流输电(flexible alternating?current transmission system,FACTS)控制装置,可以独立并快速地调节输电线路中的有功功率和无功功率.随着电网规模及互联水平的不断提高,厂/站之间的电气距离明显缩短,系统阻抗下降,系统中的短路电流水平显著提升,给电力系统安全、稳定运行以及电力系统中各种电气设备提出了更为苛刻的要求.尤其以浙江、江苏等型态日益复杂的受端电网,潮流分布不均、短路电流控制困难等难题已成为制约电力建设和进一步发展的瓶颈.考虑到故障限流器(fault current limiter,FCL)在系统严重故障时能够有效地控制短路电流,本文在UPFC现有拓扑结构的基础上,将FCL通过快速旁路开关与其相结合,既充分发挥UPFC在稳态情况下的优化潮流和系统故障后的紧急功率控制;同时,在系统严重故障时,FCL投入运行降低系统的短路电流.针对本文提出的优化拓扑结构在浙江电网中的规划应用进行了研究,验证了该优化拓扑结构在短路电流控制和潮流柔性调节的有效性.     

用UPFC提高交流输电能力的方法研究

提高交流输电系统输电能力是电力系统的重要发展方向。UPFC是FACTS中的典型装置,能有效控制交流电力系统参数。基于功率注入法,提出了一种考虑UPFC的输电系统潮流控制方法,讨论了UPFC的稳定控制域。该方法在不改变传统雅可比矩阵结构的同时,修正雅可比矩阵相应元素,联立潮流控制目标,利用传统潮流方法求解支路潮流。仿真结果表明在稳态条件下UPFC能在较大范围内灵活控制支路潮流,验证了本算法的有效性。     

UPFC与IPFC提升系统输电能力比较研究

随着电力系统负荷及网架的日益发展,由系统潮流分布不均而引起的输电阻塞问题越来越严重,极大地制约了电力系统的输电能力与效率。利用FACTS设备提升电力系统输电能力相较于传统方案具有占地面积小、可控性高等多方面的优势。UPFC与IPFC作为先进的第三代FACTS装置,在潮流调控方面均有着突出的应用优势。因此有必要对两者在提升系统输电能力方面进行技术经济比较研究,用以指导实际工程的解决方案选择。首先基于附加功率注入法分别对UPFC及IPFC进行稳态建模,推导了其数学表达式。之后以江苏南通西北片电网为例,将所建模型应用于实际电力系统,计算结果显示两者均能大幅提升系统输电能力以及安全可靠性。最后在多种工况下对这两种解决方案进行了技术经济比较分析,结果表明IPFC相较于UPFC而言在潮流调控方面的作用更为全面与突出。     

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。     

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。     

计及UPFC的220 kV分区电网运行可靠性研究

随着电网互联规模的不断扩大,电网的电力电子化不断增强,给电网的运行可靠性带来了新的挑战。统一潮流控制器(UPFC)作为调节潮流能力最强的柔性交流输电(FACTS)设备,我国已经实现其自主设计、研发并成功投运于南京西环网。通过建立含UPFC的运行可靠性模型,并对南京西环网进行运行可靠性分析以及效益评估。算例结果表明,UPFC能够有效提高区域电网的运行可靠性,具有可观的经济效益。