基于FACTS技术的UPFC选址定容方法与流程

本发明涉及facts技术在电网中应用的方法，尤其涉及基于facts技术的upfc选址定容方法，属于电力控制领域。

背景技术：

根据国家可再生能源发展规划要求，我国风力发电、光伏发电等新能源发电事业蓬勃发展。目前，我国并网风电装机容量超过5000万千瓦，成为世界第一风电大国。然而，适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，此处电网网架结构比较薄弱，而且风能具有随机性和间歇性，是一种不稳定的能源，风电机组的有功出力随着风速而随机变化，因而大型风电机组并网给电力系统安全、稳定运行带来重大的影响。

风电、光伏发电等新能源发电的大规模集中接入，使得超/特高压输电通道上潮流变化更加频繁，无功电压波动频度快、幅度大，进一步加剧了无功电压控制的难度。新能源发电大规模集中接入下超/特高压电网的安全、稳定运行已成为制约我国电网发展的技术难题之一。

目前的研究结果表明：应用灵活交流输电系统（flexibleactransmissionsystem，简称facts）装置是解决该难题的重要技术手段之一。结合蒙东超、特高压电网建设规划，风电等新能源为主且外送需求较大的系统的特殊性，根据大容量facts装置的技术性能特点，对facts技术的功能要求分析研究基于facts技术的upfc选址定容方法在蒙东电网应用。

upfc（unifiedpowerflowcontrolle统一潮流控制器）是一种功能强大、特性优越的柔性交流输电装置。也是最有力、最全面的晶闸管控制装置,由两个共用直流侧电容的电压源变换器组成,变换器1通过变压器t1并联接入系统,除了向变换器2提供有功功率外,还可通过t1向系统吸收或注入无功功率,可看作是可控的并联静止无功补偿器。upfc也是迄今为止通用性最好的facts装置，综合了facts元件的多种灵活控制手段，它包括了电压调节、串联补偿和移相等所有能力，它可以同时并非常快速的独立控制输电线路中有功功率和无功功率。upfc可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明目的在于克服技术缺陷，提供一种基于facts技术的upfc选址定容方法，其技术方案如下：

基于facts技术的upfc选址定容方法，包括以下步骤：

重载线路变侧安装upfc；

不同运行方式下upfc并联侧、串联侧容量分析；

统计在配置upfc的情况下，在上述不同运行方式下，相关线路的负载率；

根据线路潮流改变量，计算得出upfc的杠杆比值；

根据分析计算结果选择upfc装置的容量。

根据区域电压稳定情况，来选择upfc并联侧与串联侧容量是否一致。

本发明的有益效果：基于facts技术的upfc选址定容方法，通过控制重载线路的有功、无功功率，降低线路负载率，提高断面输送能力，能够解决送出线路重载、过载问题，以及风电送出受限问题、提高电网稳定性。

附图说明

图1锦山-青山n-1，upfc串联端电压曲线；

图2锦山-青山n-1，upfc串联端电流曲线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示，青山变区域风电送出通道重载情况主要是220kv文钟-青山变输电线路，该线路正常方式下负载率已经超过75%，近区线路n-1、同杆n-2情况下该线路负载率还会进一步加重，甚至出现过载情况，针对500kv青山变风电汇集外送的问题，在220kv文钟-青山线路文钟变侧安装upfc，仿真分析其对传输通道有功、无功功率的控制效果。

考虑控制文钟-青山线路功率为线路额定传输功率的80%（功率因数按0.9考虑），则upfc需控制线路有功功率为0.9*（1.732*1.492*220）*80%=410mw。upfc控制线路无功功率按70mvar考虑，并联侧按控制母线电压1.03pu（226.6kv）考虑，依据upfc控制原理，可得不同运行方式下的upfc并联侧、串联侧容量需求如下：

不同方式upfc容量分析单位：mw/mvar

考虑配置upfc的情况下，上述方式下，相关线路的负载情况如下表所示：

线路负载率统计单位：a/mw

通过上表可以看出，以控制文钟-青山220kv输电线路有功功率410mw为目标的情况下，正常方式及近区线路n-1、n-2故障情况下，近区220kv线路负载率均在75%以下，满足运行控制要求。

对于upfc装置的容量选择，考虑到文钟变所在区域电压相对稳定，通过upfc并联补偿来维持文钟变母线电压的需求不大，因此upfc并联侧的容量可以取为与串联侧容量一致。

正常及n-1、n-2方式下，upfc串联侧最大容量需求为46.97mva，此时根据文钟-青山线路潮流改变量（622mw-410mw），可计算得出upfc的杠杆比值为4.53,即安装upfc的效果较好。但考虑到upfc随着容量提升整体造价较高，且实际仿真结果表明，upfc在锦山-青山n-1情况下的串联侧电压约11.42kv，流过线路的电流约1.1ka，相应的upfc串联侧功率为24.27mw。

实施例2

针对青山区域风电外送通道，根据前文分析结果，在220kv文钟-青山线路文钟侧安装45mva容量的upfc，可控制正常及n-1、同杆n-2情况下相关线路负载率在75%以下，有效解决送出线路重载、过载问题，以及风电送出受限问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：

技术总结
本发明涉及基于FACTS技术的UPFC选址定容方法，包括以下步骤：重载线路变侧安装UPFC；不同运行方式下UPFC并联侧、串联侧容量分析；统计在配置UPFC的情况下，在上述不同运行方式下，相关线路的负载率；根据线路潮流改变量，计算得出UPFC的杠杆比值；根据分析计算结果选择UPFC装置的容量。本发明的有益效果：基于FACTS技术的UPFC选址定容方法，通过控制重载线路的有功、无功功率，降低线路负载率，提高断面输送能力，能够解决送出线路重载、过载问题，以及风电送出受限问题、提高电网稳定性。

技术研发人员：刘玲玲;徐明忻;金国锋;赵树野;王俊生;刘宏扬;张林;刑敬舒;党伟
受保护的技术使用者：国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院;国网经济技术研究院有限公司蒙东分公司;国网内蒙古东部电力设计有限公司;国网经济技术研究院有限公司;国家电网有限公司
技术研发日：2018.12.27
技术公布日：2019.06.11