苏南UPFC工程保护配合策略研究
统一潮流控制器系列标准研制与应用
学术交流统一潮流控制器系列标准研制与应用李群 林金娇（国网江苏省电力有限公司电力科学研究院）摘要：电网潮流灵活、精准控制是现代电网发展的瓶颈问题，也是世界性难题。
统一潮流控制器（UPFC）系列标准研究和制定前，UPFC技术和市场被美国企业独家垄断。
历时十余年，项目组攻克了核心技术、关键设备、工程应用等系列难题，国际首创模块化多电平UPFC技术并实现工程应用，在此基础上创新编制了UPFC系列标准，打破了美国企业独家垄断，并实现了技术超越，在引领电网“高效、绿色、活力”高质量发展，推动我国电力装备产业结构升级做出重要贡献。
论文阐述了统一潮流控制器系列标准的研制背景、内容、创新特色和应用成效。
关键词：统一潮流控制器 电力潮流 标准Development and Application of Unified Power Flow Controller Series StandardsLi Qun, Lin Jinjiao(State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd. Research Institute)Abstract: The flexible and accurate control of power flow is a bottleneck problem in the development of modern power grid, which is also a world difficult problem. Before the research and formulation of Unified Power Flow Controller (UPFC) series standards, the technology and market of UPFC were monopolized by American enterprises. Over the past ten years, the project team has overcome a series of problems such as core technology, key equipment, engineering application, etc. And it initiated the modular multi-level UPFC technology and realized engineering application. On this basis, the UPFC series standards were developed innovatively, which broke the exclusive monopoly of American enterprises, and achieved technological transcendence. The UPFC series standards made important contributions to leading the power grid to develop in an efficient, environment-friendly and dynamic way, and promoting the upgrading of industrial structure of domestic electric power equipment. This paper describes the development background, content, innovative features and application effect of the UPFC series standards.Key words: Unified Power Flow Controller (UPFC), power flow, standard1 概述电网中功率的分布和流向称为潮流，潮流的灵活精准控制是电力领域的世界性难题。
统一潮流控制器(UPFC)的模型与仿真研究的开题报告
统一潮流控制器(UPFC)的模型与仿真研究的开题报告一、研究背景统一潮流控制器(UPFC)作为一种先进的电力电子设备，不仅可以控制电力系统中的电流、电压和相位，还可以提高系统的可靠性和稳定性，优化并改善电力系统的电气性能，被广泛运用于电力系统的控制和保护。
二、研究目的本文旨在分析UPFC的模型和工作原理，并利用模拟方法对模型进行仿真研究，探讨UPFC在电力系统中的应用，为UPFC在电力系统中的实际应用提供参考。
三、研究内容1. UPFC的工作原理及其在电力系统中的作用2. UPFC的建模方法及其数学模型3. UPFC的控制策略与算法4. 利用Matlab/Simulink对UPFC进行仿真研究5. 分析UPFC在电力系统中的应用，探讨其优缺点及发展前景四、研究方法和技术路线1.文献调研：通过查阅相关文献，了解UPFC的工作原理、建模方法、控制策略等方面的研究成果和进展2. 建立UPFC的数学模型：在掌握UPFC的工作原理和建模方法的基础上，利用电气学理论和控制理论等相关数学知识建立UPFC的数学模型3. 确定仿真模型并进行仿真：利用Matlab/Simulink软件建立UPFC的仿真模型，并进行仿真分析4. 分析仿真结果及讨论UPFC在电力系统中的应用五、论文结构安排第一章绪论1.1 研究背景及意义1.2 研究目的和内容1.3 研究方法和技术路线1.4 论文结构安排第二章统一潮流控制器的建模和工作原理2.1 统一潮流控制器的概述2.2 统一潮流控制器的建模方法2.3 统一潮流控制器的工作原理及控制方式第三章统一潮流控制器的仿真模型及仿真研究3.1 统一潮流控制器的数学模型建立3.2 基于Simulink的统一潮流控制器仿真模型的设计3.3 仿真结果分析及讨论第四章统一潮流控制器的应用分析4.1 统一潮流控制器在电力系统中的应用4.2 统一潮流控制器的优缺点分析4.3 统一潮流控制器的发展前景第五章结论5.1 主要结论5.2 存在问题和不足5.3 研究展望六、参考文献。
UPFC技术 提升供电能力新引擎
中国电力报/2015年/12月/2日/第006版设计科研UPFC技术提升供电能力新引擎——江苏电力经研院规划建设南京220千伏西环网统一潮流控制器示范工程侧记仓敏徐尧11月24日，经过几个月的紧张施工，江苏南京西环网统一潮流控制器示范工程分系统调试完成，铁北开关站顺利启动，全面转入带电系统调试阶段。
该工程是世界首个基于模块化多电平技术的UPFC工程，代表当今世界柔性交流输电技术的最高水平。
面对规划、建设管理经验空白的难题，江苏省电力公司电力经济技术研究院(简称“江苏电力经研院”)规划评审中心、建设管理中心群策群力，在极有限的工期内，发挥重要技术和建设支撑作用，保证工程如期投运。
大胆设想初探“潮流”南京220千伏西环网近、远期因潮流分布不均，存在供电能力不足的问题，已成南京电网发展的痼疾。
以往解决办法不外乎新建、改造线路，或调整电网分区结构，但前者投资、实施难度很大，后者存在较大安全风险。
“接到江苏省电力公司下达的‘采用UPFC(统一潮流控制器)技术提高南京西环网供电能力研究’项目指令后，论证UPFC项目的必要性、可行性是规划面临的首要难题。
”回忆规划过程，该院规划评审中心规划评审室主任祁万春说道，“院里面投入了大量人力、物力，整体把握项目规划的重点、难点，理清思路。
”2014年初，该院规划评审中心成立项目团队，与南瑞继保公司、国网智研院等科研单位交流，同时与江苏电科院联合开展“采用UPFC技术提高220千伏电网供电能力”专题研究，最终确认UPFC能在各阶段均衡南京西环网的输电通道潮流，提升供电能力，具有安全、经济、社会效益。
基于上述研究成果，江苏省电力公司正式向国家电网公司提出建设南京西环网统一潮流控制器示范工程的立项申请，获得批准，被列人国家电网公司重大科技示范工程。
UPFC装置通常建于存在潮流控制问题的变电站，但现有变电站场地受限，无法满足UPFC 装置占地需求。
在连续实地勘察、分析后，项目研究人员提出了在有关变电站附近的220千伏铁北开关站建设UPFC装置的大胆想法。
UPFC的非线性控制与限流式UPFC研究的开题报告
UPFC的非线性控制与限流式UPFC研究的开题报告一、研究背景随着电力系统的日益复杂和规模的不断扩大，在电力系统中发生的电力故障、电压和电流变化等问题也不断增加，对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
因此，研究和开发新型的智能电力设备已成为当今电力系统领域的热门研究方向之一。
其中，柔性交流输电技术（Flexible AC Transmission System，简称FACTS）是一种被广泛研究和应用的技术。
UPFC（Unified Power Flow Controller）作为柔性交流输电技术的代表，已经在电力系统中得到广泛应用。
然而，UPFC存在一些问题，例如：传统UPFC控制策略是基于线性模型设计的，难以应对电力系统出现的非线性问题；同时，UPFC的电流限制较小，不足以保护电力系统安全。
因此，本研究选择研究UPFC的非线性控制与限流式UPFC，以期解决现有UPFC存在的问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、研究内容本研究拟通过理论研究、数值模拟等手段，深入研究UPFC的非线性控制与限流式UPFC，具体内容如下：1、UPFC的非线性控制研究通过对UPFC控制策略进行改进，建立非线性控制模型，并运用适当的优化技术，优化UPFC的控制性能，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2、限流式UPFC研究通过引入限流电感和限流电容等被动元件，将UPFC转化为限流式UPFC，从而增加UPFC的电流限制，提高电力系统的安全性。
三、研究意义本研究的成果将为电力系统稳定性和可靠性提高提供重要支撑。
同时，本研究的方法和技术，也可为其他类似柔性交流输电技术提供参考和借鉴。
四、研究方法本研究主要采用理论研究和数值模拟相结合的方法，具体步骤如下：1、对UPFC控制模型进行仿真建模；2、开展UPFC的非线性控制与限流式UPFC研究；3、通过数值模拟并进行性能分析；4、根据模拟结果进行实验验证。
五、研究预期成果本研究的预期成果为：1、提出一种适用于UPFC的非线性控制方法，并进行数值模拟验证；2、提出一种限流式UPFC的设计方法，增加UPFC的电流限制；3、通过实验验证，验证UPFC的非线性控制与限流式UPFC的实际效果。
UPFC并联侧双环控制策略的研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｂ ｅ ｌｏ ｎ ｒ ｌＳ ｒ ｔ ｇ ｏ ｈ ｎ ｎ ｅ ｔｒ ｏ ｉ ｅ ｗｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄ ｕ ｌ － ｐ Ｃｏ ｔｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒＳ ｕ ｔＩ ｖ ｒ ｅ ｆＵｎ ｆ ｄ Ｐｏ ｒ ｏ ｉ Ｆｌｗ ｎ ｒ ｌｅ ｏ Ｃｏ ｔ ｏ ｌｒ
随着 电 力 电子 器 件 和微 型 计 算 机 的 发 展 ．柔
性 交 流 输 电 （ Ａ Ｔ ） 术 【 】 电 力 系 统 中 的 应 Ｆ Ｃ Ｓ技 在
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ｔｍ ，ａ ｄ ｕｂｅ ｌｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆＵＰ ｈ ｎ ｎ ｅ ｔｒｉ ｅ ｉｎ ｄ ｈ ｑ ａ ｉ ｕ ｒ ｎ ｅ ｏ ｐ ｉｇ ｉ ｅ ｌ ｅ ｏ ｌ ・ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｏ ＦＣ ｓ ｕ ｔｉｖ ｒｅ ｓｄ ｓｇ ｅ ．Ｔ ｅ ｄ ｘｓ ｃ ｒｅ ｔｄ ｃ ｕ ｌｎ ｓｒ ａ
UPFC控制策略研究及对电力系统的影响的开题报告
UPFC控制策略研究及对电力系统的影响的开题报告
一、研究背景和目的
随着电力系统的不断发展和扩展，电力网络复杂性逐渐增加，存在着多种负荷和故障可能性。
在这种环境下，如何更好地控制和稳定电力系统是一个重要问题。
此时，利用UPFC技术对电力系统进行控制策略研究，成为研究的热点。
本文旨在研究UPFC控制策略对电力系统的影响，针对电力系统在故障状态下的稳定性、品质和功率因数等问题，提出有效控制策略，进一步推动UPFC技术的应用和提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、研究内容和方法
（一）研究内容
1.分析UPFC基本原理和控制策略的特点。
2.研究UPFC控制策略对电力系统不同故障状态下的稳定性和品质的影响。
3.研究UPFC对电力系统的功率因数调节的影响。
4.探索UPFC在电力系统中的应用前景。
（二）研究方法
1.通过对UPFC的基本原理、控制策略和电力系统稳定性等方面的文献研究，阐述控制策略的理论基础。
2.通过模拟仿真，研究UPFC在常规电力系统、多支路电力系统和复合电力系统中的影响，并设计不同控制策略。
3.总结仿真结果和控制策略实验，得出控制策略的优缺点，并探索UPFC在电力系统中的应用前景。
三、预期成果和意义
1.研究UPFC控制策略对电力系统的影响，在提高电力系统的稳定性、品质和功率因数等方面，提供了有效方案和可行方法。
2.推动UPFC技术的广泛应用，提出开发新型UPFC控制策略的可能性，并拓展到实际工程应用。
3.深入探索UPFC在电力系统中的应用前景，对电力系统稳定运行和电力行业的发展具有重大意义。
统一潮流控制器(UPFC)的建模与仿真研究的开题报告
统一潮流控制器（UPFC）的建模与仿真研究的开题报告一、研究背景和意义传统电力系统由于输电距离远，容易受到外界干扰，存在潮流严重，电压波动等问题，会导致稳定性和品质的下降，为了解决这些问题，增加可靠性和稳定性，提高电力品质，引入UPFC智能电力装置成为了近年来电力系统中研究的热点。
UPFC是一种灵活多变的设备，可以实现对电力系统中传输线路参数的优化和控制，它能够同时控制潮流和电压，同时也可以对传输线路进行有功、无功控制，从而提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、研究内容和目的本文主要研究UPFC的建模和仿真，并通过仿真实验验证其控制效果。
具体研究内容如下：1. 对UPFC进行建模，包括电路原理、控制系统、运动方程等；2. 构建电力系统仿真模型，基于MATLAB/Simulink平台进行仿真；3. 设计控制策略，实现UPFC控制潮流和电压的目标；4. 通过仿真实验验证UPFC的控制效果和稳定性。
三、研究方法和步骤1. 研究UPFC的原理和控制算法，对其进行建模和分析；2. 构建电力系统仿真模型，包括输电线路，变压器，发电机等重要元件；3. 分析电力系统的特点，设计UPFC的控制策略，实现控制目标；4. 进行仿真实验，分析其控制效果和稳定性。
四、预期成果1. 完成UPFC的建模和仿真研究；2. 验证UPFC在电力系统传输线路中的控制效果和稳定性；3. 提出改进UPFC控制策略的建议，为实际应用提供参考。
五、研究难点和解决方案1. UPFC控制策略的设计和优化；2. 电力系统模型的复杂性和仿真精度问题；3. 正确评估UPFC的控制效果和稳定性。
解决方案：1. 综合考虑UPFC的特点和电力系统的需求，确定最优控制策略；2. 采用MATLAB/Simulink仿真平台，构建高精度电力系统模型；3. 通过仿真实验分析UPFC的控制效果和稳定性，并作出正确评估结论。
六、研究进度安排1. 第一阶段（1个月）：对UPFC进行建模和分析，并确定仿真实验的对象和目标；2. 第二阶段（2个月）：构建电力系统仿真模型，进行模型仿真；3. 第三阶段（2个月）：设计UPFC的控制策略，实现控制目标，进行仿真实验；4. 第四阶段（1个月）：统计数据和结果，撰写论文和答辩准备。
苏州南部电网500千伏统一潮流控制器(UPFC)科技示范工程正式投运
童 祖 楹． 液力偶合器 ［ Ｍ］ ．上海 ： 上 海 交 通 大 学 出 版
社 ， １ ９ ８ ８ ．
节 能降耗 、 提 高 效 率 等有 非 常 明显 的 效果 。据 在 大 型 电站上运 行 的 统计 显 示 ， 每 台无 键 锥 度 液 压
收 稿 日期 ： ２ Ｏ １ ７ 一 Ｏ ８ — ２ ５
万千瓦。此外 ， ＵＰ Ｆ Ｃ还 可 有 效 维 持 苏 南 地 区 电压 水 平 ， 提 高 电 网安 全 稳 定 运 行 水 平 。
该工 程 位 于 苏 州 市 吴 中 区 ， 总投资 ９ ． ５ ５亿 元 ， 于 ２ ０ １ ６年 １ １ 月 ３日开 工 。工 程 研 制 了世 界 上 电 压 等 级 最 高 、 容 量 最 大的独立式串联变压器 、 世 界 上 电压 等 级最 高 的 自冷 式 交 流 式 晶闸 管 阀组 。
（ 本文编辑 ： 杨 林青）
联接 的 大功率 高转 速偶 合器 平均 运行 时 间已超 过
１ Ｏ万小 时 ， 保证 了 电站 的安全 可靠运 行 。
４ 结 语
无 键锥 度液 压耦合 器 在提 高偶合 器 的承 载能
苏州南部 电网 ５ ０ ０千 伏 统 一 潮 流 控 制器 （ Ｕ Ｐ Ｆ Ｃ） 科 技 示 范 工 程 正 式 投 运
８ ０ ８
余丽萍 ： 无 键 锥 度液 压联 接 在 大 功 率 高 转 速 偶 合 器 中 的应 用
式中
志 —— 锥 度 比 。
（ １ ２ ） 最 大 压 力 强 度
…
力、 简 化 加 工工 艺 、 节 约 原材 料 、 降低 安装 难 度 等
方 面有着 其他耦 合 器 不 可 比拟 的 特点 ， 从 设 计 角
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苏南 ＵＰＦＣ控制系统与保护系统独立，控制保 护系统实现对整个 ＵＰＦＣ系统及所有设备的控制、 监视和保护。控制系统分为系统层、换流器层及阀 控制层，同时按分区对 ２个串联侧换流器和并联侧 换流器分别进行控制，共配置 ３套控制主机。
ＵＰＦＣ系统的保护总体按保护对象就地分布配 置，ＵＰＦＣ本体保护配置 ３套保护主机，采用三取二 的配置方案。ＵＰＦＣ并联、串联侧电路结构不一致， 将保护区域分成并联换流器区和串联换流器区 ２个 区再根据各自特点分别进行保护配置，实现保护的 全覆盖。每个换流器区还可细分为交流区、换流阀 区和直流区。当 ＵＰＦＣ本体故障或交流电网发生危 及 ＵＰＦＣ运行的故障时，ＵＰＦＣ通过自身的控制保 护系统，闭锁相应换流阀，串联侧通过 ＴＢＳ快速隔 离 ＵＰＦＣ串联侧，再由机械旁路开关承受故障电流。
苏南 ＵＰＦＣ工程有 ３种运行方式，双线 ＵＰＦＣ 运行方式为 １号换流器并联接入 ５００ｋＶ母线，２个 串联换流器通过串联变压器串联接入 ５００ｋＶ双回 线路，３个换流器直流侧均连接；单线 ＵＰＦＣ运行方 式为 １号换流器并入 ５００ｋＶ母线，１个串联换流器
张宝顺 等：苏南 ＵＰＦＣ工程保护配合策略研究
体保护与交流线路、变 压 器 保 护 等 保 护 的 配 合 策 略。并 结 合 ５００ｋＶ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。
关键词：统一潮流控制器；保护配合；重启策略
中图分类号：ＴＭ７７１ 文献标志码：Ａ
摘 要：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
１３３
通过串联变压器串联接入 ５００ｋＶ一回线路，另一回 线路停运，仅上述 ２个换流器直流侧连接；静止同步 补偿 器 （ｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＴＡＴＣＯＭ） 运行方式为 １号换流器通过并联变压器接入 ５００ ｋＶ母线，换流器直流侧均隔离。
图 １ 苏南 ＵＰＦＣ工程系统结构 Ｆｉｇ．１ ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｏｕｔｈｅｒｎＳｕｚｈｏｕＵＰＦＣ ｐｒｏｊｅｃｔ
国内外的 研 究 多 集 中 在 拓 扑、控 制 策 略、系 统 架构、保护等方面，如平滑启停策略［４］、系统控制策 略［５］、工程化的控制保护系统架构［６］等。在保护方 面，本体保护配置、控制保护系统设计、关于本体保 护对系统的影响的研究［７—１７］开展较多，对于本体保 护间、本体 保 护 与 其 他 保 护 之 间 的 配 合 逻 辑 研 究 较少。
苏南 ＵＰＦＣ工程的系统结构如图 １所示，采用 模块化多电平 （ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＭＭＣ） 电压源换流器，３台换流器容量均为 ２５０ＭＶ·Ａ，串 联侧 ２个换流器通过 ２台串联变压器接入木渎—梅 里 ５００ｋＶ双回线路。并联侧 １个换流器通过启动 电阻接至并联变压器后再接入木渎 ５００ｋＶ母线，在 并联变压器的阀侧和网侧分别配置交流断路器，此 外并联变压器还有接至站用变的第三绕组，站用变 侧也配置了断路器。串联变压器网侧配置 １台旁路 断路器，阀侧配置 １台旁路断路器和 １台晶闸管旁 路开关（ｔｈｙｒｉｓｔｏｒｂｙｐａｓｓｓｗｉｔｃｈ，ＴＢＳ）。３个换流器采 用背靠背连接方式，通过刀闸实现直流侧的隔离或 连接，直流母线电压为±９０ｋＶ。
文章编号：２０９６３２０３（２０１９）０１０１３２０８
０ 引言
１ 苏南 ＵＰＦＣБайду номын сангаас程概述
作为最新一代柔性交流输电系统装置，统一潮 流控制器 （ｕｎｉｆｉｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＵＰＦＣ）能 够 同时控制线 路 阻 抗、电 压 幅 值 和 相 角，进 而 优 化 区 域潮流分布，可以解决城市电网关键输电断面输电 能力不足 且 新 建 输 电 通 道 受 限 等 问 题 ［１—３］。 ＵＰＦＣ 基本调节功能由并联侧和串联侧换流器共同作用 实现，其中并联侧换流器经并联变压器输出补偿电 流，向串联 换 流 器 提 供 有 功 功 率，维 持 直 流 电 压 恒 定；同时发出或吸收无功功率，调节交流母线电压。 串联侧换流器经串联变压器向交流线路注入幅值 和相位角均可控的电压矢量，实现潮流控制。
１３２ ２０１９年 １月
ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ３８卷 第 １期
苏南 ＵＰＦＣ工程保护配合策略研究
张宝顺１，董云龙１，潘磊１，陆翌２，黄如海１
（１．南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 ２１１１０２； ２．国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江 杭州 ３１００１４）
收稿日期：２０１８０８０３；修回日期：２０１８１０１５ 基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＢ０９０３１００）； 国家电网有限公司科技项目（５２１１０４１７００４３）
苏南 ＵＰＦＣ工程是世界上电压等级最高、容量 最大的 ＵＰＦＣ工程，于 ２０１７年 １２月 １９日投运。苏 州南部电网包括苏州市区及吴江地区，主要电源特 高压锦苏直流季节性强，苏南 ＵＰＦＣ工程对 ５００ｋＶ 木渎变到梅里变的双回线路潮流进行直接控制，以 解决冬季直流小方式下受不满、电网动态无功支撑 不足、直流 换 相 失 败 风 险 大、夏 季 直 流 大 方 式 双 极 闭锁后应急拉限电多等问题。苏南 ＵＰＦＣ工程将提 升苏州南部 ５００ｋＶ电网接纳特高压来电的安全稳 定水平，带来显著的经济与社会效益。
文中针对 ＵＰＦＣ工程中保护配置展开研究，提 出了 ＵＰＦＣ本体保护的三取二功能以及 ＵＰＦＣ故障 情况下运行策略，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。通过 ５００ｋＶ苏 州南部电网 ＵＰＦＣ示范工程入网给出了实际保护配 合策略的功能和效果，提出的保护配合策略为其他 ＵＰＦＣ工程提供了有益经验。