统一潮流控制器(UPFC)简介汇编.doc

UPFC的原理和功能简述 UPFC的原理简述 UPFC的原理结构如图-1所示。图-1中并联换流器的作用相当于静止同步补偿器STATCOM），串联换流器的作用相当于静止同步串联补偿器SSSC），两者通过直流电容上的电压提供电源，其中有功功率可以在2个换流器的交流端向任一方向自由流动，并且可以在其交流输出端独立的发出或吸收无功功率。 图-1 UPFC的原理结构 并联换流器在公用直流联结处提供或吸收串联换流器所需要的有功能量，经换流后到交流端送入与输电线路并联的变压器，因此在稳态时，不考虑自身损耗，UPFC的两侧有功功率相等，直流电容器既不发出也不吸收有功功率，电压保持恒定。同STATCOM原理相同，并联换流器能够可控的产生或吸收无功功率，当系统需要时，可为线路提供动态无功补偿串联换流器可控制保持为0和以内，并且使相角保持在0和之间，并通过串联变压器将电压叠加到线路电压上。通过控制的幅值和相角，UPFC就可实现传统的电力传输中的串联补偿和移相等功能。UPFC UPFC的功能 UPFC是由串联补偿的SSSC和并联补偿的STATCOM有机结合构成的新型潮流控制装置，能同时调节线路阻抗、节点电压幅值和相位 图-2 UPFC主要控制功能 图-2为UPFC的各种控制功能。图2-2(a)为电压调节功能，即UPFC串联注入电压与的方向相同或相反，即只调节电压的，不改变电压的相位。图2-2(b)为串联补偿，补偿电压与线路电流垂直。图2-2(c)为相角调节，即不改变电压的，只改变电压的相角，此时UPFC产生的补偿电压在图中所示的弧线上，相当于移相器。图2-2(d)为潮流控制，此时UPFC是前面三种功能的综合。 UPFC不同于其它FACTS装置之处在于，它能同时控制母线电压、线路有功和无功潮流。在电网中应用UPFC，第一，能够合理控制线路潮流，实现经济运行；第二，有助于实现无功优化，提高系统电压稳定性；第三，施以合适的控制，UPFC能够改善系统阻尼，提高功角稳定性。 UPFC工程应用现状 自从UPFC技术发明之后，美国、德国、韩国等国的大公司和研究机构先后研制了三套高电压、大容量的UPFC装置，并已经在电力系统中实际运行。本节对这三套UPFC装置的工程背景、系统构成等情况进行简单介绍。 3.1美国INEZ地区UPFC工程 （1）工程概况 美国电力公司（AEP）与美国电力研究院（EPRI）、西屋公司合作，研制了世界上第一套UPFC装置（138kV、320MVA），安装在东肯塔基州的Inez变电站，于1998年6月投运，大幅提高了电网输送能力和电压稳定性。 Inez变电站的地区负荷为2000MW，由几条长距离重负荷的138kV线路供电，其周边地区有发电厂和138kV变电站。系统电压由20世纪80年代早期安装在Beaver Creek的SVC及几个138kV及更低电压等级的输变电站的并联电容器组支撑。尽管该地区安装了很多并联电容器组，138kV线路两端压降仍可高达7%~8%。系统正常运行时，许多138kV线路输送的功率高达300MVA，远远超过了线路自然功率，电网对紧急事故的稳定裕度很小，一旦发生故障，就可能导致大面积的停电事故。经过分析和计算机模拟研究表明，Inez地区迫切需要增加线路传输容量并提供电压支撑，除了新建线路、变电站扩容外，AEP还决定在Inez变电站安装一套UPFC，作为AEP输电系统升级改造的一部分。 （2）系统构成 Inez UPFC工程的电气主接线如图3-1所示。通过开关操作，UPFC可运行在160Mvar STATCOM，320Mvar STATCOM，160Mvar SSSC，320MVA UPFC模式。并联侧变压器采用主、备用相结合的方式，增强了UPFC的可靠性、灵活性。 图3-1 INEZ UPFC系统主接线 整体布局如图所示。 图3-2 INEZ UPFC 整体布局 UPFC大楼占地约30.5米×61米，包括换流阀厅、控制室、配电室、电源室等，如图3-3所示。 图3-3 UPFC阀厅布局 3.2 韩国Kangjin UPFC工程 （1）工程概况 韩国电力公司(KEPCO)和韩国电科院(KEPRI)、Hyosung公司、西门子公司合作，研制了世界上第二套UPFC装置（154kV，80MVA），安装在朝鲜半岛南半部的Kangjin变电站，于2003年投运，解决该地区电压偏低和电网过负荷问题。 Kangjin地区主要由345kV长线路供电，线路Shinkwangju- Shinkangjin或Kwangyang-Yeosu发生故障会导致Kangjin地区电压严重偏低，154kV线路过负荷。由于路权问题，该地区的新建线路计划被推迟，因此急需FACTS技术提供电压支撑和潮流转移手段。为了保障该地区电网正常运