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国家电网公司南京UPFC工程顺利投运 首次实现电网电能分布灵活控制
12月11日，国家电网公司重大科技示范工程、江苏南京220千伏西环网UPFC（Unified Power Flow Controller 统一潮流控制器）工程顺利投运。这是我国首个自主知识产权的UPFC工程，也是国际上首个使用模块化多电平换流（MMC）技术的UPFC工程，标志着全球能源互联网最先进的柔性交流输电技术在江苏率先落地，我国在柔性交流输电技术上走在了世界最前列。南京UPFC工程于2015年4月获得核准，6月全面开工。工程投资2.2亿元，占地约18亩。工程核心设备是3个直流侧并联的电压源换流器（VSC），直流侧额定电压&18千伏，额定电流1.1千安，容量为2&6万千伏安（串联侧）+6万千伏安（并联侧）。工程业主单位为国网江苏省电力公司，成套设备供应商为南京南瑞继保电气有限公司，设计单位为中能建江苏省电力设计院。11日9时28分，随着UPFC装置并入南京电网，南京220千伏晓庄至铁北双线输送功率实现精准控制，实现预设调控目标12万千瓦。国家电网公司总经理助理张丽英宣布南京西环网UPFC工程投运成功。该工程充分展示了国家电网公司的科技创新能力，标志着公司智能电网高端装备研制水平迈上了新台阶，实现了&中国制造&和&中国引领&。UPFC作为柔性交流输电技术的集大成者，代表着未来电力电子技术的发展方向。一直以来，世界各国广泛关注，进行了重点研究。UPFC针对常规电网建设、改造和运行中难以解决的潮流控制、供电能力提升等难题，通过大功率电力电子技术的应用，使电网潮流由自然分布转变为智能化灵活控制，在保持现有网架结构不变、不新建输电通道的前提下，有效解决这些问题。UPFC适用于经济发达地区城市电网供电能力的提升，以及现有电网的挖潜增效，是构建智能电网的重要技术手段，具有广泛的应用价值。国家电网公司是国内首家掌握UPFC关键技术的企业，南京西环网工程是除美国、韩国外，全球第三个投入商业运营的UPFC工程，并且比前两个国家技术更先进。工程攻克了UPFC系统仿真、交流系统和换流器电气设计、设备参数选型、保护控制策略等UPFC成套设计技术难题；突破了多换流器灵活拓扑结构、高压大容量串联变压器、大电流晶闸管旁路开关（TBS）快速保护、双线有功无功解耦控制等核心技术；研制出包括控制保护系统、电压源型换流阀及阀控系统、晶闸管旁路开关、串联变压器等核心设备的成套装置，具有完全自主知识产权，标志着我国已占领当今电力电子技术应用的制高点，从本质上提升了我国智能电网相关技术、产品的国际竞争力。正是基于UPFC在电网潮流智能灵活控制方面的优势，国家电网公司决定在南京实施UPFC工程，以解决城市供电走廊建设十分困难而导致供电能力受限难题，积极服务南京西部核心负荷区发展。从项目开工到最终投运，工程历时6个月，比类似工程工期缩短50%以上。在建设过程中，国网江苏电力在国家电网公司的统一领导下，充分发挥特高压工程建设经验，与众多参建单位一起，加强协同创新，克服工期紧、系统复杂、技术难度大等困难，全力推进技术创新，实施全过程标准化建设管理，高标准完成了工程建设任务。南京西环网UPFC示范工程的成功投运，实现了南京城市西部核心区电力传输的精准控制，提升该区域供电能力30%以上，为地区经济社会发展提供了坚强的电能保障。同时，该工程将显著提高电网的整体科技含量，推动我国电网从传统电网向安全、高效、经济、清洁、互动现代电网的升级和跨越，为柔性交流输电技术在我国的大规模推广起到很好的示范作用。《中国电力报》：UPFC技术为电网配备智能管家
《中国电力报》日（秦虹）“当前电网中普遍存在潮流分布不合理、运行欠灵活等问题，影响电网输电能力，迫切需要采用一种新的技术手段对系统电压和潮流进行灵活动态的调节，提高电网驾驭能力。南瑞继保研制的统一潮流控制器（简称‘UPFC’）能够有效解决这一系列问题，该技术是柔性交流输电技术（FACTS）的制高点，它能对电网进行综合智能控制。”南瑞继保电气研究院副院长沈全荣表示。
&&&&& & 4月25日，我国UPFC工程化应用攻克了关键节点，由中国电机工程学会组织专家对南瑞继保承担的“PCS-8200统一潮流控制器(UPFC)”项目进行了鉴定。与会专家一致认为：该项目紧密结合国内电网实际需求，项目单位掌握了UPFC成套技术，研制了UPFC关键核心设备，开发并建设了全面的试验验证系统，具备了UPFC系统研究、核心装备制造、试验验证和工程整体实施能力。关键技术及设备具有完全自主知识产权，填补了行业空白，满足工程实施需要，达到国际领先水平。
UPFC取得多项技术创新
&&&&&&& 南瑞继保近年在柔性交、直流输电领域取得了丰硕的成果，其中，世界上容量最大、电压等级最高的SVC和可控高抗以及世界首个五端柔性直流输电工程相继成功投运，UPFC是上述柔性交直流高端装备技术之后的又一重大技术突破。
&&&&&&& 目前世界上现有三套UPFC工程，均采用GTO器件串联、低电平换流桥、变压器多重化拓扑构成，这种换流阀技术存在损耗大、结构复杂、成本高、可靠性低、可维护性差，上述技术瓶颈阻碍了UPFC的应用。
&&&&&& &技术突破的核心，不是简单的功能叠加或性能改进，而在于创新地对已知问题作出具有突破性的解决方案。虽然南瑞继保已经具备了柔性交、直流输电技术的丰富经验，但是要为柔性交流输电技术最高端的UPFC作技术创新，同时首次采用模块化多电平换流阀等多项技术（MMC技术），并非易事。
&&&&& “我们从2011年就开始进行研究和技术攻关，UPFC系统非常复杂，从一次到二次设备，从控制到运行处理，从故障到过电压等，整体涵盖的范围广，涉及内容众多，需要系统性的考虑和解决。特别在UPFC数字仿真建模、主回路拓扑结构优化、双回线路UPFC控制策略研究、接入系统分析、核心装备研制等方面取得了突破。我们创新性地提出了三个换流阀互为备用的系统结构，可以实现多种运行方式，具有很好的灵活性、可靠性和经济性。”沈全荣说。
&&&&&& &南瑞继保研制的PCS-8200统一潮流控制器在成套装置和设计方面，还实现了双环线路功率解耦控制策略和多换流器协调控制策略；提出了UPFC系统的整体保护配置方案；研制了高安全裕度、低损耗和高可靠性的模块化多电平换流阀；研制了结构紧凑、耐受冲击电流大的TBS阀组，能够有效地保护串联变压器和换流阀组。
UPFC技术可带来多重效益
&&&&&& &在国内UPFC成套技术尚属于空白的情况下，投入巨大的人力物力攻克UPFC关键技术，出于怎样的考虑？沈全荣表示：“首先是电网的需求，某些区域电网在规划中,发现电网运行中有一些以往技术手段解决不了的潮流问题，潮流分配不均，有些线路潮流过重，这种情况下只能增加线路分流，但是由于输电走廊有限，尤其是居民居住地区，用地有限，很难再新建一条电缆通道增加线路输电能力，而且投资大。UPFC可以解决上述问题。其次是基于我们柔性直流输电等电力电子技术已经成熟，且有舟山五端柔直工程的成功应用作为技术支撑。”
&&&&&&& 目前国内大中型城市电网，其出线走廊很少，如果要增加线路，可能需要开挖电缆隧道。沈全荣进一步介绍，新建一条大约10千米的220千伏电缆隧道耗资约十亿元。若给双回线路直接安装潮流控制器，总投资则只需要约2亿元，相当于电缆隧道耗资的五分之一；另外UPFC技术具有杠杆撬动作用，注入一定向量的电压，可以撬动电网潮流的分布，具有3~5倍的潮流放大效应。综合经济效益显著。
&&&&&&& 随着特高压交直流电网的快速发展，形成了特高压、500千伏和220千伏的三级电磁环网，电网的潮流分布日趋复杂，而采用UPFC技术，既能在电力系统稳态方面实现潮流优化调节，合理控制有功功率、无功功率，最大限度提高线路的输送能力，实现优化运行，又能在动态方面，通过快速无功吞吐，动态地支撑接入点的电压，提高系统电压稳定性。据了解，在长三角、西北等大部分区域电网均有进行潮流优化的迫切需求，因此UPFC应用前景非常广阔。这项技术解决了城市建设中电网潮流分配的根本性问题，是电力电子领域技术发展的革命性突破，具有里程碑意义。
名词解释：统一潮流控制器（UPFC）:是一种功能强大、性能优越的新一代柔性交流输电(FACTS)装置，也是迄今为止通用性最好的FACTS装置，综合了多种灵活控制手段，具备无功补偿、电压调节、串联补偿和移相等能力，可以同时并非常快速的独立控制输电线路的有功功率和无功功率。UPFC可以控制线路的潮流分布，有效地提高电力系统的稳定性。含有UPFC的电力系统潮流计算--《2015年云南电力技术论坛论文集（下册）》2015年
含有UPFC的电力系统潮流计算
【摘要】：随着电力系统的发展,交流柔性输电技术(FACTS)发挥着重要作用及较好的应用前景,而对FACTS元件的电力系统的潮流计算也一直是较重要的研究。统一潮流控制器(UPFC)是调节电压和潮流的有效手段,本文也重点研究了含有UPFC装置的系统潮流计算并经IEEE14节点算例验证。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM744【正文快照】：
1引言 柔性交流输电技术(flexible alternative力电子技术、微处理机技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统,以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量并获取大量节电效益的一种新型综合技术。早期受电力电子设备发展的限制,使facts技术在经济上和运行
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