一种用于UPFC控制四回线路潮流的类三分之四接线型式的制作方法

本发明涉及一种用于UPFC控制四回线路潮流的类三分之四接线型式，属于电网控制技术领域。

背景技术：

UPFC(Unified Power Flow Controller)，又称“统一潮流控制器”，在国外已投运三套、国内已投运一套，四套UPFC工程均是通过1～2台并联变压器和串联变压器控制1～2回线路潮流，接入方案是将所控制线路开断环入UPFC站，四套UPFC电气主接线均采用单元接线。目前正在开展前期工作的江苏苏州南部电网500kV UPFC示范工程也是通过1台并变、2台串变控制2回线路潮流，电气主接线仍是采用单元接线。

随着部分地区人口愈发密集、负荷密度持续提高、输电断面潮流分布愈发不均衡，电网供需矛盾愈发明显，采用UPFC可有效解决电网存在的问题。在发达地区，可能出现不同线路在不同运行方式下存在潮流越限的情况，如在每回线路上装设UPFC，一来建设条件极难，二来建设代价极高，因此如考虑在相邻的线路上通过1套UPFC装置控制多条线路潮流，则可极大地提高UPFC利用率，降低建设成本，充分提高电网供电能力及可靠性。

目前常用的单元制UPFC接线型式最多只能控制2回线路潮流，无法实现控制超过2回线路潮流的功能。

参见图1，三分之四接线型式是在电力系统二分之三接线型式基础上改进而来，由于断路器造价高，为减少投资把三条回路的进出线通过四台断路器链接到两组母线上，构成三分之四接线，一般用于进线(变压器支路)大于出线(系统线路)数的接线。该接线型式建设两组母线，两母线之间每条支路有3回出线连接着4台断路器，称之为“串”。串内相邻2回进出线间断路器闭合、该2回进出线与母线及其它进出线间断路器打开，可实现该2回进出线“出串运行”，出串运行时串内3回进出线中相邻2回出线跳出本站运行直接发生电气联系。参见图2，三分之四断路器接线中，打开#1、#3断路器，闭合#2、#4断路器，实现了A出线和B出线的出串运行。

三分之四接线的特点：

(1)可靠性较高。正常工作时两组母线和所有断路器全部投入运行，形成多环网供电。任一组母线及所连接的设备故障或检修，以及任一台断路器检修都不影响任何回路的正常供电。即使两组母线同时故障，也不会导致全站停电。

(2)运行调度灵活。正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形供电，打开任意一环，均不影响正常供电。

(3)操作检修方便。隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作用时的道闸操作。检修断路器时，不需带旁路的倒闸操作。检修母线时，回路不需要切换。

(4)三分之四接线型式在我国电网中应用较少，一般在发电机台数多同时要求可靠性的发电厂中采用。

现有UPFC工程通用的接线方式为单元接线，参见图3，是通过一套UPFC装置(1台并变、2台串变)控制两回线路(A站～B站双线)潮流的典型UPFC接线型式。但是，UPFC典型接线型式不能满足不同运行方式下系统控制多条线路潮流的需求。

参见图4，所研究系统接线示意图中研究断面共有A站～B站2回线、A站～C站2回线，在不同时段、不同运行方式下，A站～B站、A站～C站分别存在潮流控制的需求。如按图3中所示UPFC典型接线型式，则共需设置2台并变、4台串变共计两套UPFC装置以控制研究断面的潮流，建设成本极高，对建设场地的要求也极为苛刻，在土地资源极为紧张的发达地区基本难以实现；同时，由于A站～B站、A站～C站线路潮流控制需求的时限性，可以预见，按典型接线方式设置的UPFC装置的利用效率也十分有限。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于UPFC控制四回线路潮流的类三分之四接线型式，具备汇流能力，实现通过一套UPFC装置(1台并变、2台串变)控制四回线路潮流，能够维持现有网架的完整性和供电可靠性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种用于UPFC控制四回线路潮流的类三分之四接线型式，B站和C站通过所述类三分之四接线型式与A站连接；类三分之四接线型式包括两条母线和一套UPFC装置，所述UPFC装置包括一个并联变压器、第一串联变压器和第二串联变压器，两条母线之间设置有第一个串、第二个串、第三个串和第四个串，每个串包括依次连接的第一断路器、第二断路器、第三断路器和第四断路器；第一断路器和第二断路器之间连接有第一回出线，所述第二断路器和第三断路器之间连接有第二回出线，所述第三断路器和第四断路器之间连接有第三回出线；第一个串及第四个串的第一回出线分别与B站及C站相连接，第二回出线分别与第一串联变压器及第二串联变压器的一个分支配对成串，第三回出线分别与C站及B站相连接；第二个串及第三个串的第一回出线均与A站连接，第二回出线分别与第一串联变压器及第二串联变压器的另一个分支配对成串，第三回出线分别与A站及并联变压器相连接。

运行时，闭合B站、C站、串变支路所在串内B站与串变支路间的断路器，打开两者与母线、C站间的断路器，即让B站出线与串变分支出串运行(即让该串内B站出线、串变分支跳出该串，仅彼此之间电气相联，不与串内其他设备发生直接电气联系)，使得B站经过串联变压器才能与A站发生电气联系，从而实现UPFC控制A站～B站双线潮流。

运行时，闭合B站、C站、串变支路所在串内C站与串变支路间的断路器，打开两者与母线、B站间的断路器，即让C站出线与串变分支出串运行(即让该串内C站出线、串变分支跳出该串，仅彼此之间电气相联，不与串内其他设备发生直接电气联系)，使得C站经过串联变压器才能与A站发生电气联系，从而实现UPFC控制A站～C站双线潮流。

通过B站、C站、串变支路所在串的八台断路器的开闭状态的切换，其余两串八台断路器维持常闭状态，可以将UPFC装置在A站～B站双线和A站～C站双线间切换，从而实现一套UPFC装置控制四回线路潮流。

在重要断面存在多条线路潮流分布不均衡的情况，本发明可以实现一套UPFC装置控制多条线路潮流，可在各线路间灵活带电切换，运行操作方便，且大大节省UPFC占地及投资，是最为经济且可行的。

附图说明

图1为现有的三分之四接线型式；

图2为现有的三分之四接线出串运行示意图；

图3为UPFC典型接线型式；

图4为所研究系统接线示意图；

图5为UPFC站接入系统方案示意图；

图6为UPFC站三分之四接线结构图；

图7A为控制A站～B站双线潮流方式图；

图7B为控制A站～B站双线潮流电气通路图；

图8A为控制A站～C站双线潮流方式图；

图8B为控制A站～C站双线潮流电气通路图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提出了一种通过一套UPFC装置控制四回线路潮流的类三分之四接线型式，能够适用于电网密集、潮流分布不均、多条线路存在潮流控制需求的地区。通过切换UPFC串变分支与B站、C站所在2个完整串的8台断路器的开闭状态，可以方便、灵活地在所控制的四回线路间进行不停电切换，实现控制不同线路的功能。

方案概述

将存在潮流控制需求的A站～B站、A站～C站4回线路开断环入UPFC站，接入系统方案示意图见图5；构建UPFC站三分之四接线型式，见图6。原研究断面(图4)与A站之间共4回线的电气联系，经UPFC站汇流后，UPFC站与A站间4回线潮流分布均匀，3回线也能完全满足要求，因此可减少1回UPFC站与A站间的电气联系，A站可空出1回出线间隔给系统作备用，而UPFC站让出的1回出线间隔可供UPFC并变接入，如此UPFC形成一个4个完整串的三分之四接线型式(共计16台断路器)，B站、C站的1回出线与1台串变的1个分支配对成串，B站、C站的另1回出线与另1台串变的1个分支配对成串，通过改变两个B站、C站、串变支路所在串内断路器的开/闭状态实现一套UPFC配电装置(1台并变、2台串变)控制A站～B站、A站～C站4回线路的功能。

控制A站～B站双线潮流方式描述：

参见图7A和图7B，运行时闭合两个B站、C站、串变支路所在串内B站与串变支路间的断路器、打开两者与母线或C站间的断路器，即让B站出线与串变分支出串运行，使得B站必须经过串变才能与A站发生电气联系，从而实现UPFC控制A站～B站双线潮流的目的。

由于正常运行时，UPFC站三分之四接线的16台断路器仅有12台断路器投入运行，有别于常规三分之四接线断路器全部闭合运行的方式，因此严格意义上讲此接线型式不是标准的三分之四接线，故取名为“类三分之四”接线。

控制A站～C站双线潮流方式描述：

参见图8A和图8B，运行时闭合两个B站、C站、串变支路所在串内C站与串变支路间的断路器、打开两者与母线或B站间的断路器，即让C站出线与串变分支出串运行，使得C站必须经过串变才能与A站发生电气联系，从而实现UPFC控制A站～C站双线潮流的目的。此方式下也有4台断路器打开运行，也属“类三分之四”接线型式。

两种运行方式的切换：

参见图7A和图8A，通过两个B站、C站、串变支路所在串的8台断路器的开闭状态的切换(其余两串8台断路器维持常闭状态)，可以简单、灵活将UPFC装置在A站～B站双线(图7A)和A站～C站双线(图8A)间切换，实现1套UPFC装置控制4回线路潮流的功能。

在重要断面存在多条线路潮流分布不均衡的情况，UPFC可以实现潮流有效控制；而UPFC站建设成本极高，在多条线路配置UPFC是不现实的。采用UPFC典型接线型式，势必要求每段线路配置一套UPFC设备；本发明可以实现一套UPFC设备控制多条线路潮流，可在各线路间灵活带电切换，运行操作方便，且大大节省UPFC占地及投资，是最为经济且可行的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。