具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路的制作方法

具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路，主要应用于具有多条线路的变电站内部,包括若干条变电站线路，变电站正母线，变电站副母线，统一潮流控制器UPFC、UPFC母线、若干个断路器和若干个隔离开关。通过改变隔离开关的闭合和断开状态，使在电网正常运行情况下，潮流控制器可补偿任意一条变电站线路的电压，并控制该线路的潮流，同时在不同线路之间灵活切换；在电网紧急情况下，潮流控制器可对任意两条变电站线路组成的独立回路进行潮流控制，实现紧急潮流控制功能。本实用新型实现了单个统一潮流控制器对多条线路潮流的切换控制，不但可以节省投资，提高电网运行的经济性，而且增强统一潮流控制器灵活性，有助于电网的安全稳定运行。
【专利说明】具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路，属于电 网控制【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 在柔性交流输电系统（FACTS)技术应用以前，电网采用传统的机械式控制方法， 具有响应速度慢、不能频繁动作、控制功能离散等局限性，基本只适用于稳态潮流或电压控 制，对暂态和动态稳定缺乏足够的控制能力，因此系统运行时一般留有较大的稳定裕量，难 以充分利用电力设备的输电能力。
[0003] 统一潮流控制器（UPFC)是一种功能最强大、特性最优越的新一代柔性交流输电 (FACTS)装置，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，仅通过控制规律的改变，就能分别或同时实现电压调节、串联补偿和移相等所有功能。 UPFC装置可以看作是一台静止同步（STATC0M)装置与一台静止同步串联补偿器（SSSC)装 置在直流侧并联构成，它可以同时并快速、独立控制输电线路中的有功功率和无功功率，从 而使得UPFC拥有STATCOM、SSSC装置都不具备的四象限运行功能。UPFC可以有效控制线 路的潮流分布，提1?电力系统的稳定性。
[0004] 然而，UPFC通常安装在固定的一条线路上，只能对流过该线路的有功和无功功率 进行控制。当电力系统运行中需要对多条线路进行潮流控制时，需安装相应数量的UPFC，增 加了投资费用和运行成本。 实用新型内容
[0005] 针对现有统一潮流控制安装方式的不足，本实用新型提供了一种具有多线路的变 电站中统一潮流控制器的安装电路，主要应用于具有多条线路的变电站内部，实现了单个 UPFC对多条线路进行潮流控制的功能，有效降低了运行成本和提高了电网运行的稳定。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
[0007] 具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路，包括若干条变电站线路，变 电站正母线，变电站副母线，统一潮流控制器UPFC、UPFC母线、若干个断路器和若干个隔离 开关；所述变电站正母线分为I段和II段，中间通过隔离开关连接；所述变电站副母线分 为III段和IV段，中间通过隔离开关连接；所述变电站正、副母线之间由母联开关连接；所述 变电站的每条线路依次连接隔离开关和断路器，然后通过一个隔离开关与变电站正母线的 I段或者II段连接，通过另一个隔离开关与变电站副母线的III段或者IV段连接，通过一个 隔离开关与UPFC母线V段或VI段相连；所述UPFC母线分为V段母线和VI段母线，所述V段 母线的一侧通过断路器与统一潮流控制器的进线端连接；所述VI段母线的一侧通过断路器 与统一潮流控制器的出线端连接，所述VI段母线的另一侧与变电站正母线的II段母线、变 电站副母线的IV段之间均通过隔离开关连接。
[0008] 前述的统一潮流控制器包括输电线路、变压器1和变压器2、变流器1和变流器2、 隔离开关1和隔离开关2、电容和控制系统；所述隔离开关1安装于输电线路和变压器1之 间；所述隔离开关2安装于变压器2与变流器2之间；所述变流器1和变流器2的直流侧通 过电容连接；所述变流器1和变流器2的交流侧连接控制系统。
[0009] 与现有单个UPFC只能固定对一条线路进行潮流控制相比，本实用新型达到的有 益效果是：
[0010] (1)电网正常运行时，通过UPFC母线、变电站母线和多个断路器、隔离开关之间的 配合操作，实现了单个UPFC对任意一条变电站线路进行潮流控制的功能，并能在不同线路 灵活切换，不但可以节省投资，提高电网运行的经济性，而且增加了统一潮流控制器的灵活 性。
[0011] (2)电网紧急故障情况下，通过UPFC母线和相关断路器、隔离开关之间的配合操 作，使得任意两条线路组成独立运行回路，并通过UPFC装置实现了该回路的紧急潮流控 制，提高了电网在紧急故障情况下的稳定性和安全性。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型安装电路接线示意图；
[0013] 图2为本实用新型统一潮流控制器的内部结构示意图；
[0014] 图3为本实用新型统一潮流控制器控制线路1的潮流时的具体接线图；
[0015] 图4为图3情况下的变电站运行示意图；
[0016] 图5为本实用新型统一潮流控制器控制由线路1和线路2组成的独立回路的潮流 的具体接线图；
[0017] 图6为图5情况下的变电站运行示意图。

【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图和【具体实施方式】详细描述本实用新型。
[0019] 如图1所示，本实用新型的具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路， 包括若干条变电站线路，变电站正母线，变电站副母线，统一潮流控制器UPFC、UPFC母线、 若干个断路器和若干个隔离开关；其中UPFC母线分为V段母线和VI段母线，UPFC母线与变 电站的所有线路之间均装有隔离开关，如图1中的，线路1与UPFC母线的V段母线之间通 过隔离开关201连接，线路2与UPFC母线的V段母线之间通过隔离开关202连接，……， 线路Μ与UPFC母线的VI段母线之间通过隔离开关20M连接。V段母线的一侧通过断路器1 与统一潮流控制器的进线端连接；VI段母线的一侧通过断路器2与统一潮流控制器的出线 端连接。UPFC母线的VI段通过隔离开关302连接变电站正母线的II段，通过隔离开关301 连接变电站副母线的IV段。
[0020] 本实用新型的变电站包括若干条线路，如图1中的线路1、线路2、……、线路 M，正母线，副母线，若干个隔离开关，如图1中的隔离开关U01、隔离开关1^02、隔离开关 Li〇3> ......、隔尚开关LM01、隔尚开关LM02、隔尚开关LM03,若干个断路器，如图1中的断路 器1^、断路器L2、……、断路器L"。变电站正母线分为I段和II段，中间通过隔离开关401 连接；变电站副母线分为III段和IV段，中间通过隔离开关402连接；正、副母线之间由母联 开关4连接；变电站的每条线路依次连接隔离开关和断路器，然后通过一个隔离开关与正 母线的I段或者II段连接，通过另一个隔离开关与副母线的III段或者IV段连接，通过一个 隔离开关与UPFC母线的V段或者VI段相连；变电站所有线路均可外接于相同或不同母线。 以线路1为例，线路1依次连接隔离开关Μ)1、断路器U，然后通过隔离开关U02与正母线 的I段连接，通过隔离开关U03与副母线的III段连接，通过隔离开关201与UPFC母线的V 段连接，其余线路的连接方式与线路1类似。
[0021] 如图2所示，本实用新型的统一潮流控制器包括输电线路、变压器1和变压器2、 变流器1和变流器2、隔离开关1和隔离开关2、电容和控制系统；其中隔离开关1安装于输 电线路和变压器1之间；隔离开关2安装于变压器2与变流器2之间；变流器1和变流器2 的直流侧通过电容连接；变流器1和变流器2的交流侧连接控制系统。整个统一潮流控制 器等效为静止同步补偿器（STATC0M)和静止同步串联补偿器（SSSC)直流侧电容连接构成。
[0022] 如图3所示，为本实用新型的统一潮流控制器用于控制线路1潮流时的接线图。线 路1依次连接隔离开关Μ)1、断路器U，然后通过隔离开关201与UPFC母线的V段连接，隔 离开关201处于闭合状态，通过隔离开关1^02与变电站正母线I段连接，通过隔离开关1^03 与变电站副母线III段连接，隔离开关Q02和隔离开关Q03处于断开状态。线路2依次连接 隔离开关L 201、断路器L2，然后通过隔离开关202与UPFC母线的V段连接，隔离开关202处 于断开状态，通过隔离开关L 202与变电站正母线I段连接，通过隔离开关L203与变电站副 母线III段连接，隔离开关L 202处于闭合状态，隔离开关L203处于断开状态。其余线路接线 方式与线路2类似，连接于正母线的隔离开关均处于闭合状态，连接于副母线和UPFC母线 的隔离开关均处于断开状态。隔离开关U01、L 201、……、LM01均处于闭合状态。UPFC母 线VI段与正母线II段之间的隔离开关302处于闭合状态，UPFC母线VI段与副母线IV段之间 的隔离开关301处于断开状态，变电站正母线I段和II段之间的隔离开关401处于闭合状 态，变电站副母线III段和IV段之间的隔离开关402处于断开状态。统一潮流控制器内部隔 离开关1和隔离开关2均处于闭合状态。在这种电路接线情况下，统一潮流控制器实现对 线路1的潮流控制。
[0023] 图4示意性给出了统一潮流控制器用于控制线路1时，变电站的运行示意图。
[0024] 如图5所示，当电网发生紧急故障时，统一潮流控制器用于控制任意两条线路组 成的独立回路潮流时的具体接线图。以控制线路1和2组成的独立线路潮流为例，线路1 依次连接隔离开关U01、断路器U，然后通过隔离开关201与UPFC母线的V段连接，隔离开 关201处于闭合状态，通过隔离开关Q02与变电站正母线I段连接，通过隔离开关Q03与 变电站副母线III段连接，隔离开关Q02和隔离开关Q03处于断开状态。线路2依次连接隔 离开关L 201、断路器L2，然后通过隔离开关202与UPFC母线的V段连接，隔离开关202处于 断开状态，通过隔离开关L 202与变电站正母线I段连接，通过隔离开关L203与变电站副母 线III段连接，隔离开关L 202处于闭合状态，隔离开关L203处于断开状态。线路Μ依次连接 隔离开关LM01、断路器L M，然后通过隔离开关20Μ与UPFC母线的VI段连接，隔离开关20Μ处 于断开状态，通过隔离开关LM02与变电站正母线的II段连接，通过隔离开关L M03与变电站 副母线IV段连接，隔离开关LM02处于断开状态，隔离开关LM03处于闭合状态。其余线路接 线方式与线路Μ类似，连接于副母线的隔离开关均处于闭合状态，连接于正母线和UPFC母 线的隔离开关均处于断开状态。隔离开关UOUkOl、……、L M01均处于闭合状态。UPFC母 线VI段与正母线II段之间的隔离开关302处于闭合状态，UPFC母线VI段与副母线IV段之间 的隔离开关301处于断开状态，变电站正母线I段和II段之间的隔离开关401处于闭合状 态，变电站副母线III段和IV段之间的隔离开关402处于断开状态。统一潮流控制器内部隔 离开关1和隔离开关2均处于闭合状态。在这种电路接线情况下，统一潮流控制器实现对 线路1和2组成的独立回路潮流的控制。
[0025] 图6示意性给示出了当电网发生紧急故障时，统一潮流控制器对线路1和2组成 的独立回路进行潮流控制时，变电站的运行示意图。
【权利要求】
1. 具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路，其特征在于，包括若干条变电 站线路，变电站正母线，变电站副母线，统一潮流控制器UPFC、UPFC母线、若干个断路器和 若干个隔离开关；所述变电站正母线分为I段和II段，中间通过隔离开关连接；所述变电 站副母线分为III段和IV段，中间通过隔离开关连接；所述变电站正、副母线之间由母联开 关连接；所述变电站的每条线路依次连接隔离开关和断路器，然后通过一个隔离开关与变 电站正母线的I段或者II段连接，通过另一个隔离开关与变电站副母线的III段或者IV段连 接，通过一个隔离开关与UPFC母线V段或VI段相连；所述UPFC母线分为V段母线和VI段母 线，所述V段母线的一侧通过断路器与统一潮流控制器的进线端连接；所述VI段母线的一 侧通过断路器与统一潮流控制器的出线端连接，所述VI段母线的另一侧与变电站正母线的 II段母线、变电站副母线的IV段之间均通过隔离开关连接。
2. 根据权利要求1所述的具有多线路的变电站中统一潮流控制器的安装电路，其特征 在于，所述统一潮流控制器包括输电线路、变压器1和变压器2、变流器1和变流器2、隔离 开关1和隔离开关2、电容和控制系统；所述隔离开关1安装于输电线路和变压器1之间； 所述隔离开关2安装于变压器2与变流器2之间；所述变流器1和变流器2的直流侧通过 电容连接；所述变流器1和变流器2的交流侧连接控制系统。
【文档编号】H02J3/00GK203850833SQ201420271980
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】刘建坤, 张宁宇, 李群, 陈静, 荆平, 周飞 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 江苏省电力公司, 国网智能电网研究院