[发明专利]一种具有线路功率越限控制功能的UPFC系统级控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统柔性输配电技术领域，具体涉及一种具有线路功率越限控制 功能的UPFC系统级控制方法。

背景技术

电力系统向大型互联电网发展，已经成为世界各国现代电力系统发展的共同趋 势，而互联电网的形成使得电网结构日益复杂，运行日益繁重。为迎合电力系统发展需要， 柔性交流输电(flexibleACtransmissionsystem，FACTS)技术急速发展。统一潮流控制 器(unifiedpowerflowcontroller，UPFC)作为最新一代的FACTS装置，既能够实现潮流 的精确控制，提高断面输送功率极限；又能提供动态电压支撑，提高系统电压稳定性；同时 可以提高系统阻尼，改善系统动态特性。因此，合理装设统一潮流控制器对我国电网的发展 具有十分重要的意义。

如图1所示，UPFC由两个背靠背的电压源变流器构成，两个背靠背的变流器共用直 流母线和直流电容，二者都通过换流变压器接入系统，其中变流器2的换流变压器以串联形 式接入。有功功率可以在两个变流器之间在任一方向自由流动，每个变流器的交流输出端 也可独立地产生或吸收无功功率。UPFC中变流器2的功能是通过串联变压器给线路注入幅 值和相角均可控的电压矢量，即可同时或有选择性地调节线路上的电压、阻抗和相角；变流 器1的功能是提供或吸收变流器2在公共直流母线上所需要的有功功率，以维持串联注入电 压与线路之间的有功功率交换。UPFC中，除了变流器2能与系统进行有功和无功功率的交换 外，如有必要变流器1也可同时产生或吸收可控的无功功率，为线路提供独立的并联无功补 偿。

统一潮流控制器在电网正常运行状态以及发生N-1故障时控制目标值的设定原则 是其工程实用的难点之一。制定一套合理的系统级控制策略是UPFC装置投运前必须完成的 工作。学术上，针对统一潮流控制器的研究大多集中在UPFC系统建模、潮流控制策略等方 面。工程上，UPFC的工程应用在我国尚属空白，国外虽然已经有3套UPFC装置投入运行，但仍 缺少可借鉴的工程经验。传统的UPFC装置直接安装在被控断面上，由调度人员远程给出被 控断面功率设定值，在因故障或工况改变而引起线路功率越限时，需要调度员远程改变被 控断面功率设定值；在不同运行工况下，调度员给出的被控断面功率设定值无法保证线路 功率不越限。这大大增加了电网运行的复杂度，也会降低电网运行的可靠性。同时，受UPFC 装置工程占地的限制，实际工程中可能无法将UPFC加装在被控断面上，此时需要通过控制 加装在被控断面附近的UPFC装置来达到断面潮流控制效果。因此，制定一套可以工程实用 的具有线路功率越限控制功能的UPFC系统级控制策略是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种具有线路功率越限控制 功能的UPFC系统级控制方法，在优先保证线路不过载的前提下尽可能的满足断面潮流控制 的要求，既增加了调度的灵活性，又能够降低电网运行的复杂度，调高电网运行的可靠性。

一种具有线路功率越限控制功能的UPFC系统级控制方法，由断面潮流控制策略与 线路功率越限控制模块结合实现；所述的UPFC系统级控制方法通过断面潮流控制策略实现 UPFC断面潮流控制功能，在电网正常运行状态下，根据调度指令迅速将被控断面的实际功 率控制在一个合理的功率设定值以下，保证与被控断面并联的输电线路满足N-1校核；在故 障或工况改变而引起被控断面上的输电线路或与被控断面串联的输电线路功率越限时叠 加上由线路功率越限控制模块产生的一个能够反映线路越限情况的功率偏差dP2，从而自 动生成满足电网安全稳定运行要求的UPFC控制指令，在优先保证线路不过载的前提下满足 断面潮流控制的要求。

所述断面潮流控制策略的具体过程如下：

1.1计算被控断面的设定功率与实际功率之间的功率偏差dP1；

1.2将UPFC安装线路的功率、功率偏差dP1以及功率偏差dP2相叠加后，再经限幅环 节得到UPFC的有功功率指令值；

1.3根据设定的线路功率因数利用所述的有功功率指令值，计算出UPFC的无功功 率指令值；

1.4根据UPFC的有功功率指令值和无功功率指令值，通过相关控制算法对UPFC进 行控制。