500kV统一潮流控制器在苏州南部电网的工程应用

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 kV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工程对在更高电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。

江苏苏州南部电网受电能力分析

苏州南部电网已成为典型的大受端电网,通过5回500kV线路接受"西电东送"电力;通过特高压苏州站接受区外来电;区内落点±800kV锦屏直流接受西南水电。随着区外来电的增加以及供电负荷的不断增长,苏州南部电网受电规模不断增加,苏州南部电网将面临受电能力紧张以及严重故障后的安全性问题。因此,对于苏州南部电网最大受电能力的分析至关重要。考虑到从电网规划和运行控制角度,对于输电网充裕度和安全度的衡量存在标准的差异,本文首先梳理了江苏电网规划和运行控制中参照标准间存在的差异,在此基础上分析总结了苏州南部电网在"十三五"、"十四五"不同发展阶段的受电能力。

UPFC对电网潮流及电压支撑能力的研究

苏州南部电网的电力受季节变化潮流分布影响较大,在部分方式下断面存在"卡脖子"的现象,拟通过加装500kV统一潮流控制器(UPFC)来解决该问题。介绍了UPFC的应用现状,对UPFC在苏州南部500 kV电网的需求进行了分析、计算,论证了UPFC装置在潮流控制以及电压支撑方面所起的作用,结果表明,加装UPFC后,有效解决了该电网线路的输电瓶颈及直流双极闭锁后大面积的限负荷问题。

苏州南部电网串联电抗器与统一潮流控制器协调优化研究

随着苏州南部电网500kV线路改造工程及10台300 MVA调相机工程的投运,该电网静/动态可靠性均得到了极大的提升,短路电流水平也随之提高。与此同时,苏州南部电网作为典型的大受端电网,其主要电源特高压锦苏直流具有季节性强的特点,导致电网存在直流换相失败风险大、直流双极闭锁后应急拉限电多等问题。加装500kV梅里—惠泉线路串联电抗器有效地控制了苏州南部电网500kV站点短路电流水平;500kV统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程的投运显著提高了苏州南部电网对特高压交直流电网的承接能力和支撑作用。本文针对苏州南部电网在不同阶段的网架结构及UPFC发挥的作用,对串联电抗器的阻值选取进行了分析。在对串联电抗器与UPFC器协调优化的基础上,提出了既能满足短路电流控制需求,又能充分发挥UPFC潮流调节作用的串联电抗器安装阻值。

基于提升故障穿越能力的UPFC重启策略研究及应用

统一潮流控制器(UPFC)是最新一代柔性交流输电系统装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段。受限于电力电子设备绝缘能力,UPFC故障穿越能力有限。文中在介绍UPFC串联侧故障快速隔离技术的基础上,提出了UPFC配合交流保护重启策略,发生影响UPFC运行的故障时,利用特征量进行故障区域和类型判别,判别为交流电网异常时,进一步根据故障特性,并检测电网运行状态和UPFC运行能力,执行UPFC故障穿越或短时闭锁后自动重启的策略。接着以500 kV苏南UPFC工程为例,介绍了该策略的具体实现方案。将该策略在南京西环网UPFC工程及苏南UPFC工程应用,结果表明,文中所提UPFC配合交流保护故障重启策略,具有良好的应用可行性和电网适应性,显著提升了UPFC工程的故障穿越能力。

500kV苏南UPFC控制功能研究及性能试验

为解决苏州南部500 k V电网供电能力提升、特高压直流功率消纳等问题,投运了世界首套500 k V统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程。本文针对苏南500 k V UPFC工程应用情况,结合电网潮流调节需求分析,梳理了UPFC系统关键控制性能指标及控制功能要求,并在工程系统试验期间对相关的控制功能和性能进行重点测试,主要包括:苏南UPFC工程稳态控制精度、动态响应指标等基本性能指标,以及N-1紧急功率控制、电网故障UPFC闭锁及自动重启动控制的功能和性能等,用于检验UPFC控制能力及运行效果,并为后续工程建设、标准规范制定累积了重要实践经验和数据。