[发明专利]一种确定UPFC工程安装位置和安装容量的方法

说明书

本发明公开了一种确定UPFC工程安装位置和安装容量的方法，其通过N‑1扫描寻找过载线路并确定潮流转移需求，通过所提出的计算公式直接计算在不同位置安装UPFC装置时串联侧装置所需的安装容量。针对利用UPFC的潮流控制能力，改善输电断面潮流分布、解决关键输电线路过载问题的应用场景，本发明提供的UPFC选址和容量确定方法可以快速找出能够解决断面关键输电线路过载问题同时所需安装容量最小的UPFC安装位置，并给出相应的UPFC装置的安装容量，大大减少了UPFC工程选址和定容时所需的工作量，对UPFC的工程应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于电力系统柔性输配电技术领域，具体涉及一种确定UPFC工程安装位置和安装容量的方法。

背景技术

在大规模电力系统中，电力运行和调度机构通常以输电断面作为实际系统分析与监控对象，以实现对大规模电力系统的降维控制。输电断面集中体现了电网的薄弱环节，威胁电网的安全稳定运行。由于输电断面潮流分布不均匀导致的输电线路过载严重制约了断面的输电能力，进而威胁电网的安全稳定运行。因此，改善输电断面潮流分布，解决断面关键线路的过载问题对电网的安全稳定运行有重要意义。

统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)作为最新一代的FACTS(flexible AC transmission system)装置，具有强大的潮流控制能力，能够实现潮流的快速、精确控制，为解决上述问题提供了一种有力的技术手段。如图1所示，UPFC由两个背靠背的电压源换流器构成，两个背靠背的换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。

南京西环网UPFC示范工程投运后，南京西环网供电断面潮流分布的改善、输电能力的提升情况反映出利用UPFC装置解决上述问题具有广阔的应用前景。应用UPFC改善输电断面潮流分布，解决断面关键线路的过载问题的实质是利用UPFC的潮流控制能力，使潮流从重载线路向该输电线路所在的割集断面上的轻载线路转移，从而减轻过载线路的潮流。如何选择UPFC的最佳安装位置和容量以最大的“杠杆效应”转移重载线路的潮流是应用UPFC装置解决上述问题时首先需要考虑的。已有文献大多通过最优算法使电网潮流分布或断面输电能力达到最优，从而确定UPFC的安装位置和容量，然而上述最优算法在工程仿真计算软件中集成的难度较大，工程上通常采用仿真的方法确定UPFC的安装位置及安装容量，所需工作量较大。因此，制定一套可以工程实用的UPFC装置选址和定容方法是十分有必要的。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种确定UPFC工程安装位置和安装容量的方法，其通过N-1扫描寻找过载线路并确定潮流转移需求，直接计算在不同位置安装UPFC装置时串联侧装置所需的安装容量，进而确定UPFC装置的最佳安装位置和安装容量，能够改善输电断面潮流分布，解决关键输电线路过载问题。

一种确定UPFC工程安装位置和安装容量的方法，包括如下步骤：

(1)识别并确定电力系统中的关键输电断面，对所述关键输电断面进行N-1故障扫描，以鉴别该断面上的受限线路；

(2)对于关键输电断面上的任一条受限线路，切除该受限线路并计算此工况下系统的潮流，选取系统中过载情况最严重的输电线路为需要转移潮流的目标线路，进而计算该工况下系统各输电线路加装UPFC的串联侧安装容量；

(3)根据步骤(2)遍历关键输电断面上的所有受限线路，对于系统中的任一条输电线路，取其在各受限线路切除工况下加装UPFC的串联侧安装容量最大值作为该输电线路加装UPFC的串联侧最终安装容量；

(4)使系统中除受限线路以外串联侧最终安装容量最小的输电线路作为UPFC最终安装所在线路。