苏南UPFC工程保护配合策略研究

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。

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。

第51卷第2期中国电力Vol. 51, No. 22018 年 2 月ELECTRIC POWER Feb. 20185〇〇kv锇一 M nt控钃器在苏帽南讕电h的工明e用杨林S蔡晖2，汪惟源S宋鹏程3,徐政3，陈刚S窦飞1(1.国网江苏省电力公司，江苏南京210024; 2.国网江苏省电力公司经济技术研究院，江苏南京210008;3.浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：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500 k V电网中存在问题的方案，详细论述了在苏州南部500 kV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工程对在更髙电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。

关键词：统一潮流控制器(U PFC);苏州南部电网；潮流控制；无功支撑〇引言“十三五”期间，江苏电网将建成“六交四 直”特高压工程，形成华东特高压环网及苏北特 高压环网，区外来电总规模达到约50 000 MW，占最大负荷的39%。

同时，风电、光伏等可再生 能源装机也将大规模增长。

随着电网的发展，电网在更高电压等级层面也面临着新的挑战。

江苏500 k V电网在发展中主要面临如下问题：潮流分布不均、影响电网输电能力；由于可 再生能源的出力波动及区外来电（如水电直流）的季节性变化，电网潮流复杂多变、难以控制；随着负荷增长，苏州南部负荷中心动态无功支撑 不足问题日趋显著；随着社会经济发展，特别是 在人口密集、负荷密度高的苏南负荷中心，建设 新的输电走廊非常困难，甚至无法实施。

南京UPFC工程电网交流保护与UPFC保护分析一、南京UPFC工程简介南京主城西环网供电的主要输电通道存在较严重的潮流分布不均情况，其中500kV龙王山变向西环网的220kV输电通道潮流偏重，尤其是西环网内220kV晓庄南送下关、中央门断面潮流过重情况尤为突出，而500kV东善桥变向西环网的220kV输电通道潮流较轻。

经过前期的研究，本工程在铁北—晓庄220kV双回线路上安装一套UPFC，以解决南京电网存在的南北通道潮流分配不均、晓庄下送断面潮流过重的问题，设备安装地点为铁北变电站。

UPFC 方案原理如图1所示，三个换流器均通过隔离刀闸连接至串联变压器，再通过两个串联变压器分别接入铁北—晓庄220kV双回线路､三个换流器均通过隔离刀闸连接至一个起动电阻，再通过两个并联侧变压器分别接入站内35kV母线的两个分段，三个换流器采用背靠背的连接方式，三个换流器连接至直流公共母线上，将三个换流器和直流场一起安装在一个阀厅里｡图1UPFC主回路拓扑方案示意图考虑到统一潮流控制器接入后与交流系统的交互影响，以及UPFC控制保护的性能，UPFC的相关参数如表1所示。

表1 UPFC主要技术参数主要技术参数串联侧并联侧换流器容量（MVA）2×60 60变压器容量（MVA）2×70 2×60变压器变比（kV）26.5/20.8 35/20.8直流侧额定容量（MW）40 40直流侧额定电压（kV）±20 ±20二、UPFC保护配置及原理UPFC保护的目的是防止危害UPFC系统和设备的过电压、过应力，以及接地、断线、开关失灵等故障。

在故障情况下，尽可能的通过改变控制策略或者移除最少的故障元件，使得故障对于系统和设备的影响最小。

保护系统应进行三取二配置，防止单个保护系统误动作停运整个系统、以及在单个保护系统失效的情况下故障不能切除。

2.1 保护分区及配置并联侧和串联侧保护分区及配置分别如图2和图3所示。

统一潮流控制器保护功能配置研究
姜崇学;戴阳;王莹;何宏杰
【期刊名称】《江苏电机工程》
【年(卷),期】2015(034)006
【摘要】统一潮流控制器(UPFC)能够灵活快速地控制线路潮流,改善电网的潮流分布.文中基于南京UPFC工程进行分析研究,从系统结构和故障测点出发,针对其双回线接入方式,提出了系统设备保护的关键需求.同时,构建了以网侧交流保护区、阀侧交流保护区和换流器保护区等组成的完整分区保护策略,以及以模块保护、阀控保护和系统保护等组成的多层次保护策略.保护系统及保护策略在基于RTDS仿真实验平台进行验证和分析,并给出实验结果.
【总页数】4页(P6-9)
【作者】姜崇学;戴阳;王莹;何宏杰
【作者单位】南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;江苏省电力公司,江苏南京210024;江苏省电力设计院,江苏南京211102;江苏省电力公司,江苏南京210024
【正文语种】中文
【中图分类】TM711
【相关文献】
1.含统一潮流控制器线路的自适应距离保护研究 [J], 汪如喜;王虎;史志平;王云杰;赵玉海
2.基于统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制研究 [J], 张静;王立龙
3.含统一潮流控制器输电线路断路器保护研究 [J], 朱晓彤;赵青春;谢华;刘奎;潘磊
4.统一潮流控制器对继电保护的影响及对策研究综述 [J], 郑涛; 汤哲; 张滋行; 李厚源; 曹虹
5.含统一潮流控制器输电线路断路器保护研究 [J], 朱晓彤; 赵青春; 谢华; 刘奎; 潘磊
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

以 UPFC 为边界的新型线路距离保护方法研究发布时间：2023-02-16T01:17:12.548Z 来源：《当代电力文化》2022年19期作者：陈哲1 阙定飞2 叶贤成3 [导读] 统一潮流控制器接入线路后使线路阻抗均匀性发生变化陈哲1 阙定飞2 叶贤成31国网福建省超高压公司2国网福建电科院3国网福建超高压公司摘要：统一潮流控制器接入线路后使线路阻抗均匀性发生变化，传统距离保护动作性能受到影响。

本文基于输电线路阻感模型提出了一种以 UPFC 为线路边界的线路时域距离保护方法。

利用保护安装处的时域电气量建立阻感模型微分方程组，使用最小二乘法对微分方程组求解，建立保护安装处电压实际值与计算值之间的拟合误差，通过计算得到的故障距离和拟合误差判断 UPFC 接入位置与故障点之间的关系，从理论上证明了该方法的可行性。

关键词：统一潮流控制器；距离保护；线路阻感模型1引言随着电网规模的逐渐扩大，电网结构也日益复杂[1-2]，存在多种类型运行方式，电网的安全稳定性受到了较大的挑战，电网运行过程中对潮流的控制能力要求进一步提高[3]。

电力系统传统机械控制方式与新建线路等方式调节线路潮流成本较高，而柔性交流输电系统(Flexible Alternative Current Transmission Systems，FACTS)具有突出的技术优势[4]，逐渐变成增强电网潮流控制水平的重要方法[5]。

本文针对 UPFC 接入交流线路后线路阻抗均匀性不再连续而引起传统距离保护可能误动作的问题，提出来一种基于最小二乘的以UPFC 为线路边界的单端量保护方法。

基于输电线路阻感模型，对含有 UPFC的输电线路进行故障暂态分析，推导了故障距离和拟合误差的时域表达式，根据故障发生时计算得到的故障距离和拟合误差判别故障位置，并给出了这种方法的具体算法及流程图。

2含有UPFC的输电线路故障电流暂态分析以图1所示的UPFC接入输电线路阻感模型进行说明，图中线路保护安装于母线N处， f1表示线路上发生故障，f2表示线路送端母线上发生故障，uM与iM分别为故障时M处的电压电流瞬时值， uN与iN分别为故障时N处的电压电流瞬时值， Lline为被保护线路全长，x为故障点f1与N端之间的距离，r与l分别为保护安装处至故障点的线路单位长度等效电阻与电感，ZM，ZN为系统阻抗。