一種降低upfc工程造價的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低UPFC工程造價的方法，通過固定串補(bǔ)裝置提供一個固定的補(bǔ)償偏置量，通過UPFC提供一個精確可控補(bǔ)償量，將兩個補(bǔ)償量一起疊加到輸電線路上，在保證潮流控制效果相同的前提下可以減少UPFC所需要的安裝容量，從而使總的工程造價大大降低。同時本發(fā)明給出了一種確定UPFC與固定串補(bǔ)安裝容量的方法，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下最大限度的降低工程造價。由于固定串補(bǔ)裝置只能提供容性的補(bǔ)償偏置量，本發(fā)明適用于通過UPFC實(shí)現(xiàn)單方向潮流轉(zhuǎn)移的情況。
【專利說明】-種降低UPFC工程造價的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)柔性輸配電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種降低UPFC(統(tǒng)一潮流控 制器）工程造價的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)向大型互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的共同趨 勢，而互聯(lián)的電網(wǎng)形成使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，運(yùn)行日益繁重。為迎合電力系統(tǒng)發(fā)展需要， 柔性交流輸電（FACT巧技術(shù)急速發(fā)展。UPFC作為最新穎、最具有創(chuàng)造性的FACTS設(shè)備，可W 對有功潮流、無功和電壓分別進(jìn)行控制，對于優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行、提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定、阻尼 系統(tǒng)的振蕩具有顯著的作用。
[0003] 如圖1所示，UPFC由兩個背靠背的電壓源換流器構(gòu)成，兩個背靠背的換流器共用 一個直流母線和一個直流電容，二者都通過換流變壓器接入系統(tǒng)，其中變流器2的換流變 壓器W串聯(lián)形式接入。有功功率可W在兩個變流器之間在任一方向自由流動，每個變流器 的交流輸出端也可獨(dú)立地產(chǎn)生或吸收無功功率。
[0004] UPFC中變流器2的功能是通過串聯(lián)變壓器給線路注入幅值和相角均可控的電壓 矢量，即可同時或有選擇性地調(diào)節(jié)線路上的電壓、阻抗和相角；變流器1的功能是提供或吸 收變流器2在公共直流母線上所需要的有功功率，W維持串聯(lián)注入電壓與線路之間的有功 功率交換。UPFC中，除了變流器2能與系統(tǒng)進(jìn)行有功和無功功率的交換外，如有必要變流器 1也可同時產(chǎn)生或吸收可控的無功功率，為線路提供獨(dú)立的并聯(lián)無功補(bǔ)償。
[0005] 對于傳統(tǒng)的UPFC工程，在線路上提供雙方向的潮流調(diào)制是沒有必要的。由于實(shí)際 應(yīng)用中輸電線路潮流一般是單向的，UPFC中變流器2的功能是通過串聯(lián)變壓器給線路注入 的電壓幅值和相角均在一個較窄的范圍內(nèi)變動，UPFC的調(diào)節(jié)能力沒有得到充分的利用。相 比于固定串補(bǔ)工程，在提供相同串聯(lián)補(bǔ)償?shù)那闆r下傳統(tǒng)UPFC工程的造價是十分巨大的。
[0006] 然而UPFC裝置也具有固定串補(bǔ)所不具有的優(yōu)勢，UPFC裝置可W實(shí)現(xiàn)潮流的精確 控制同時其轉(zhuǎn)移潮流、提高斷面極限的能力更強(qiáng)。在輸電通道日趨緊張的今天，為提高已投 運(yùn)設(shè)備利用率，提高電網(wǎng)主要送出斷面的斷面極限，安裝UPFC裝置是十分必要的。因此如 何降低UPFC工程的造價成為我們十分關(guān)也的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種降低UPFC工程造價的 方法，在保證相同的潮流控制效果的前提下，利用加裝串補(bǔ)裝置成本較低而UPFC裝置對潮 流的控制更加精確，轉(zhuǎn)移潮流、提高斷面極限的能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，從而使總的工程造價大大 降低。
[0008] -種降低UPFC工程造價的方法，如下：
[0009] 在UPFC的被控線路上安裝固定串補(bǔ)W提供一個偏置補(bǔ)償量，該偏置補(bǔ)償量與 UPFC提供的可控補(bǔ)償量疊加到被控線路上，實(shí)現(xiàn)在保證潮流控制效果相同的前提下減少 UPFC所需的安裝容量。
[0010] 確定固定串補(bǔ)偏置補(bǔ)償量的具體方法如下：
[0011] 1. 1確定被控線路所在電力系統(tǒng)實(shí)際出現(xiàn)的各種運(yùn)行工況；
[0012] 1. 2對于任一運(yùn)行工況，在該運(yùn)行工況下對UPFC安裝斷面進(jìn)行N-1故障掃描，W尋 找確定在滿足潮流控制效果和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行條件下UPFC所需提供的最大補(bǔ)償度作為 該運(yùn)行工況對應(yīng)的補(bǔ)償量S ;N為UPFC安裝斷面上線路的總條數(shù)；
[0013] 1. 3取所有運(yùn)行工況下最大的補(bǔ)償量S作為固定串補(bǔ)的偏置補(bǔ)償量。
[0014] 所述的步驟1. 3中，當(dāng)最大的補(bǔ)償量S超過固定串補(bǔ)所能提供的額定最大補(bǔ)償量 時，則取該額定最大補(bǔ)償量作為固定串補(bǔ)的偏置補(bǔ)償量。
[0015] 在確定固定串補(bǔ)和UPFC的混合補(bǔ)償方案后，對UPFC安裝斷面進(jìn)行N-1故障掃描， 若所有故障情況下電網(wǎng)均滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行條件，則根據(jù)該混合補(bǔ)償方案確定UPFC和固 定串補(bǔ)的安裝容量；若存在故障情況下電網(wǎng)不滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行條件，則降低固定串補(bǔ)的 偏置補(bǔ)償量進(jìn)而確定UPFC的可控補(bǔ)償量。
[0016] 確定UPFC可控補(bǔ)償量的具體方法如下：
[0017] 2. 1在被控線路給定有功功率P的前提下，在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求的功率 區(qū)間內(nèi)對被控線路的無功功率Q進(jìn)行掃描搜索，W確定對應(yīng)功率條件下UPFC的安裝容量和 補(bǔ)償量；
[0018] 2. 2取安裝容量最小條件下所對應(yīng)的補(bǔ)償量作為UPFC的可控補(bǔ)償量。
[0019] 為降低總的工程造價，UPFC與固定串補(bǔ)的混合方案應(yīng)W降低UPFC安裝容量為設(shè) 計(jì)目標(biāo)，本發(fā)明將一個固定的補(bǔ)償偏置量與一個精確可控補(bǔ)償量一起疊加到線路上，可W 減少UPFC所需要的安裝容量。在保證潮流控制效果的前提下，固定串補(bǔ)裝置提供一個偏置 的補(bǔ)償量，UPFC只需提供固定串補(bǔ)無法提供的補(bǔ)償量W及實(shí)現(xiàn)潮流的精確控制。兩個補(bǔ)償 量一起疊加到輸電線路上，在保證潮流控制效果相同的前提下可W減少UPFC所需要的安 裝容量。同時本發(fā)明在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下最大限度地降低工程造價；由于固 定串補(bǔ)裝置只能提供容性的補(bǔ)償偏置量，本發(fā)明適用于通過UPFC實(shí)現(xiàn)單方向潮流轉(zhuǎn)移的 情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為UPFC的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為某實(shí)際電網(wǎng)的簡化示意圖。
[0022] 圖3 (a)為采用傳統(tǒng)UPFC方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后潮流（有功功率）的轉(zhuǎn)移 示意圖。
[0023] 圖3化）為采用傳統(tǒng)UPFC方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后潮流（無功功率）的轉(zhuǎn)移 示意圖。
[0024] 圖4(a)為采用傳統(tǒng)UPFC方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后為達(dá)到需要的潮流控制效 果，UPFC并聯(lián)換流器與串聯(lián)換流器消耗的有功功率示意圖。
[002引圖4化）為采用傳統(tǒng)UPFC方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后為達(dá)到需要的潮流控制效 果，UPFC并聯(lián)換流器與串聯(lián)換流器消耗的無功功率示意圖。
[0026] 圖5 (a)為采用UPFC與固定串補(bǔ)混合方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后潮流（有功功 率）的轉(zhuǎn)移示意圖。
[0027] 圖5化）為采用UPFC與固定串補(bǔ)混合方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后潮流（無功功 率）的轉(zhuǎn)移示意圖。
[002引圖6(a)為采用UPFC與固定串補(bǔ)混合方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后為達(dá)到需要的 潮流控制效果，UPFC并聯(lián)換流器與串聯(lián)換流器消耗的有功功率示意圖。
[0029] 圖6化）為采用UPFC與固定串補(bǔ)混合方案后當(dāng)DA線路退出運(yùn)行后為達(dá)到需要的 潮流控制效果，UPFC并聯(lián)換流器與串聯(lián)換流器消耗的無功功率示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] W下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不受所述具 體實(shí)施例所限。
[003。 圖2為某實(shí)際電網(wǎng)簡化示意圖，區(qū)域2通過3條聯(lián)絡(luò)線炬A，CA，DA)向區(qū)域1供電， 供電與負(fù)荷中也的分布決定了線路潮流的單向流動性。
[0032] 本發(fā)明采用W下方法確定UPFC與固定串補(bǔ)混合方案的具體方案：
[0033] (1)確定實(shí)際可能出現(xiàn)的運(yùn)行工況。
[0034] 根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行與調(diào)度情況，設(shè)計(jì)UPFC與固定串補(bǔ)混合方案時需要考慮的 工況有：
[00巧]工況1;電網(wǎng)正常運(yùn)行；
[003引工況2 ;區(qū)域2中1條輸電線路檢修；
[0037] 工況3 ;區(qū)域2中1組機(jī)組檢修；
[003引工況4 ;區(qū)域2中2組機(jī)組檢修；
[003引工況5 ;區(qū)域2中3組機(jī)組檢修。
[0040] (2)確定UPFC安裝斷面和安裝線路。
[0041] 本實(shí)例選取的UPFC安裝斷面如圖2所示，分析斷面上各條線路的潮流可W發(fā)現(xiàn)同 一斷面潮流分布十分不均衡，線路CA上潮流較輕，線路BA、DA上潮流較重。當(dāng)線路DA因故 障退出運(yùn)行時，大量潮流涌入線路BA造成線路過載。潮流分布嚴(yán)重不均衡限制了斷面輸送 功率的進(jìn)一步提高，無法滿足區(qū)域1中負(fù)荷增長的需要。
[0042] 因此，選擇線路CA作為UPFC安裝線路，通過UPFC將線路BA上的功率轉(zhuǎn)移到CA 線路上，從而解決線路BA過載的問題。
[0043] (3)在任一運(yùn)行工況下對UPFC安裝斷面進(jìn)行N-1故障掃描，尋找為滿足潮流控制 效果和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行條件UPFC所需提供的最大補(bǔ)償度。
[0044] 對步驟（1)中提出的5個工況分別進(jìn)行UPFC安裝斷面的N-1掃描，為保證區(qū)域1 中負(fù)荷持續(xù)供電和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，UPFC需要提供的最大補(bǔ)償度如表1所示：
[0045] 表 1
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種降低UPFC工程造價的方法，其特征在于： 在UPFC的被控線路上安裝固定串補(bǔ)W提供一個偏置補(bǔ)償量，該偏置補(bǔ)償量與UPFC提 供的可控補(bǔ)償量疊加到被控線路上，實(shí)現(xiàn)在保證潮流控制效果相同的前提下減少UPFC所 需的安裝容量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：確定固定串補(bǔ)偏置補(bǔ)償量的具體方法如 下： 1. 1確定被控線路所在電力系統(tǒng)實(shí)際出現(xiàn)的各種運(yùn)行工況； 1. 2對于任一運(yùn)行工況，在該運(yùn)行工況下對UPFC安裝斷面進(jìn)行N-1故障掃描，W尋找確 定在滿足潮流控制效果和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行條件下UPFC所需提供的最大補(bǔ)償度作為該運(yùn) 行工況對應(yīng)的補(bǔ)償量S ; 1. 3取所有運(yùn)行工況下最大的補(bǔ)償量S作為固定串補(bǔ)的偏置補(bǔ)償量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述的步驟1. 3中，當(dāng)最大的補(bǔ)償量S超 過固定串補(bǔ)所能提供的額定最大補(bǔ)償量時，則取該額定最大補(bǔ)償量作為固定串補(bǔ)的偏置補(bǔ) 償量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在確定固定串補(bǔ)和UPFC的混合補(bǔ)償方案 后，對UPFC安裝斷面進(jìn)行N-1故障掃描，若所有故障情況下電網(wǎng)均滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行條件， 則根據(jù)該混合補(bǔ)償方案確定UPFC和固定串補(bǔ)的安裝容量；若存在故障情況下電網(wǎng)不滿足 安全穩(wěn)定運(yùn)行條件，則降低固定串補(bǔ)的偏置補(bǔ)償量進(jìn)而確定UPFC的可控補(bǔ)償量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于：確定UPFC可控補(bǔ)償量的具體方法如 下： 2. 1在被控線路給定有功功率P的前提下，在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求的功率區(qū)間 內(nèi)對被控線路的無功功率Q進(jìn)行掃描搜索，W確定對應(yīng)功率條件下UPFC的安裝容量和補(bǔ)償 量； 2. 2取安裝容量最小條件下所對應(yīng)的補(bǔ)償量作為UPFC的可控補(bǔ)償量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：通過固定串補(bǔ)提供一個固定的補(bǔ)償量偏 置量，通過UPFC提供一個精確可控補(bǔ)償量，將兩個補(bǔ)償量一起疊加到輸電線路上，在保證 潮流控制效果相同的前提下減少UPFC所需要的安裝容量，從而使總的工程造價大大降低。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在保證潮流控制效果的前提下，固定串補(bǔ) 提供一個偏置的補(bǔ)償量，UPFC只需提供固定串補(bǔ)無法提供的補(bǔ)償量W及實(shí)現(xiàn)潮流的精確控 制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：適用于通過UPFC實(shí)現(xiàn)單方向潮流轉(zhuǎn)移的 情況。
【文檔編號】H02J3/00GK104466954SQ201410765047
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】司大軍, 錢迎春, 徐政, 王興剛, 宋鵬程, 游廣增 申請人:云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心, 浙江大學(xué)