統一潮流控制器計算分析規范統一潮流控制器計算分析規范范圍本部分規定了統一潮流控制器（UPFC）在電力系統潮流、電磁暫態、機電暫態計算中的要求、基礎條件、計算方法與內容、評價指標。本部分適用于220kV和500kV電壓等級UPFC工程的規劃、調試和運行中的計算分析，其他電壓等級工程的計算分析可參照執行。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。IEEEStd2745.1-2019IEEEGuideforTechnologyofUnifiedPowerFlowControllerUsingModularMultilevelConverter-Part1FunctionsGB/T40867-2021統一潮流控制器技術規范GB/T40581-2021電力系統安全穩定計算規范DL/T1981.1-2019統一潮流控制器第1部分：功能規范DL/T1234-2013電力系統安全穩定計算技術規范T/CSEE0081.1統一潮流控制器（UPFC）第1部分：術語T/CSEE0081.2統一潮流控制器（UPFC）第2部分：功能規范T/CSEE0081.3統一潮流控制器（UPFC）第3部分：仿真建模導則術語和定義DL/T1981.1—2019、T/CSEE0081.1界定的以及下列術語和定義適用于本文件。統一潮流控制器unifiedpowerflowcontroller；UPFC將兩個（或多個）共用直流母線的電壓源換流器分別以并聯和串聯的方式接入輸電系統中，通過調節線路等效阻抗、電壓幅值和相角，實現潮流控制的裝置。［來源：T/CSEE0081.1—2021，3.1.2］串聯側換流器seriesconverter在統一潮流控制器（3.1.1）中，交流端口以串聯方式接入交流系統的換流器。［來源：T/CSEE0081.1—2021，3.3.1.7］并聯側換流器shuntconverter在統一潮流控制器（3.1.1）中，交流端口以并聯方式接入交流系統的換流器。［來源：T/CSEE0081.1—2021，3.3.1.6］串聯變壓器seriestransformer具有一個與線路串聯以改變線路電壓值和（或）相位的串聯繞組及一個勵磁繞組的變壓器。［來源：GB/T1094.1—2013，3.1.3］并聯變壓器shunttransformer具有兩個或兩個以上繞組，并聯接入交流電網運行的變壓器。［來源：DL/T1981.1—2019，3.11］橋臂converterarm換流電路的一個部分，連接在交、直流端子之間，具有單向或雙向導電能力。［來源：DL/T1193—2012，3.3.5］閥側繞組valvesidewinding與換流器直接相連的繞組。［來源：T/CSEE0081.1—2021，3.3.2.4］串聯單元seriesunit主要由串聯變壓器和串聯換流器組成，可實現靜止同步串聯補償器(SSSC)功能的部分。［來源：IECTR63262,2019,3.1.ll]并聯單元shuntunit主要由并聯變壓器和并聯換流器組成，可實現靜止同步補償器（STATCOM）功能的部分。［來源：IECTR63262:2019,3.l.10]UPFC串聯側容量UPFCseriescapacityUPFC串聯側最大注入相電壓有效值和線路設計電流有效值乘積的3倍。［來源：GB/T40867-2021，3.9]UPFC并聯側容量UPFCparallelcapacityUPFC并聯側接入點注入電流有效值和母線額定線電壓有效值乘積的3倍。［來源：GB/T40867-2021，3.10］UPFC裝置容量UPFCdevicecapacityUPFC裝置串聯側容量和并聯側容量之和。［來源：GB/T40867-2021，3.11］UPFC運行方式UPFCoperationmodeUPFC串聯側、并聯側均接入系統運行，且并聯換流器與串聯換流器直流側連接的運行方式，可同時控制并聯側接入點無功功率或電壓及串聯側線路功率，參見附錄A圖Al。［來源：DL/T1981.1—2019，3.11］STATCOM運行方式STATCOMoperationmodeUPFC并聯側單獨接入系統運行，串聯側旁路，且并聯換流器與串聯換流器直流側隔離的運行方式，可用于控制并聯側無功功率或電壓，參見附錄A圖A.2。［來源：DL/T1981.1—2019，3.11］SSSC運行方式SSSCoperationmodeUPFC串聯側單獨接入系統運行，且串聯換流器與并聯換流器直流側隔離的運行方式，可用于控制線路有功功率，參見附錄A圖A.3。［來源：DL/T1981.1—2019，3.11］單位容量調節系數powerregulationcoefficientUPFC接入后輸電線路、輸電通道的輸送能力提高值與UPFC裝置容量的比值。［來源：GB/T40867-2021，3.12］縮略語下列縮略語適用于本文件。UPFC：統一潮流控制器（unifiedpowerflowcontroller）SSSC：靜止同步串聯補償器（staticsynchronousseriescompensator）STATCOM：靜止同步補償器（staticsynchronouscompensator）UPFC計算分析的總體要求和任務總體要求應根據應用場景的具體情況和要求，開展含UPFC電力系統的潮流計算和暫態計算，檢驗UPFC的潮流控制作用和電壓支撐作用，必要時檢驗UPFC的暫態控制支撐作用，優化電網的規劃方案或運行策略。計算任務UPFC潮流控制計算分析UPFC潮流控制計算分析用于在規定的運行方式或故障形態下，對UPFC串聯單元所在的線路或斷面的輸送功率進行計算，并對UPFC潮流控制效果進行評價。UPFC電壓支撐計算分析UPFC電壓支撐計算分析用于在規定的運行方式或故障形態下，對UPFC并聯單元所在的節點的電壓進行計算，并對UPFC電壓支撐效果進行評價。UPFC暫態支撐計算分析UPFC暫態支撐計算分析用于在規定的運行方式或故障形態下，采用對UPFC的緊急控制實現對UPFC所在線路功率的緊急調整，以實現對系統穩定特性的緊急支援，并對UPFC暫態支撐效果進行評價。計算條件基礎數據UPFC計算分析前應確定的基礎條件包括：電力系統接線和運行方式、除UPFC外各元件及控制系統的模型和參數、負荷模型和參數、故障類型和故障切除時間、重合閘動作時間、繼電保護和安全自動裝置的模型和動作時間。應通過建模研究和實測工作，建立UPFC模型，包括以下內容：a） UPFC串聯側換流器和并聯側換流器的額定容量、額定直流電壓、額定直流電流、橋臂電阻、橋臂電感；b） UPFC串聯變壓器和并聯變壓器的額定容量、網側繞組額定電壓、閥側繞組額定電壓、變壓器電阻、變壓器漏抗、分接頭所在擋位電壓；c）UPFC串聯側與并聯側的連接方式；d）UPFC串聯側控制方式、并聯側控制方式；e）UPFC控制參數、保護定值單；f）其他相關模型和參數。在規劃設計階段的計算分析中，宜根據UPFC裝置預估容量采用制造廠家提供、并經主管部門或其委托的機構認可的出廠模型和參數，或參照經過實測的同類型設備，選用經主管部門或其委托的機構認可的模型和參數。運行方式UPFC應用場景針對電網中電源或負荷分布不均勻、線路參數不協調及運行方式受限等因素所導致的輸電線路或斷面潮流分布不均、部分地區缺乏動態無功支撐等情況，在電網結構相對固定、潮流及無功電壓等問題長期存在的地區，可采用UPFC提高系統輸送能力和電壓穩定性。典型應用場景包括但不限于：a）通道潮流分布不均勻，采用UPFC提高通道輸電能力；b）輸電斷面潮流分布不均勻，采用UPFC提高斷面輸電能力；c）電網潮流復雜多變，采用UPFC優化區域潮流分布；d）電網存在電壓穩定風險，采用UPFC提供動態無功支撐，提高電壓穩定性；e)）多直流饋入受端電網換流站近區，采用UPFC提供動態無功支撐，降低多直流同時換相失敗風險。計算方式安排應根據UPFC的應用場景，明確計算分析的目的，針對系統運行中實際可能出現的不利情況，設定系統接線和運行方式。計算方式包括：a）正常方式下電網中存在輸電線路、輸電斷面潮流分布不均勻的運行方式；b）正常方式下區域潮流分布不合理的運行方式；c）故障后方式下電網中存在線路潮流過輕/過重的運行方式；d）正常方式下電網中缺少動態無功支撐的運行方式；e）故障后方式下電網中存在電壓穩定風險的運行方式。UPFC設備運行方式選擇UPFC設備運行方式主要分為3種：UPFC運行方式、STATCOM運行方式和SSSC運行方式。應根據UPFC的應用場景選擇UPFC設備的運行方式：a）在電網中存在潮流分布問題的計算方式中，宜選擇SSSC運行方式，也可選擇UPFC運行方式；b）在電網中存在無功電壓風險的計算方式中，宜選擇STATCOM運行方式，也可選擇UPFC運行方式；c）電網中同時存在潮流分布問題和無功電壓風險的計算方式中，應選擇UPFC運行方式。計算方法與內容一般要求應根據計算任務，在工程的規劃、調試和運行階段中進行UPFC潮流計算、機電暫態計算、電磁暫態計算。潮流計算串聯單元根據T/CSEE0081.3的潮流控制模型，串聯單元應根據線路/斷面/區域潮流的運行需求，控制線路的有功功率和無功功率達到設定的目標值。在表述計算結果時，串聯單元應輸出所在的線路/斷面/區域的有功功率和無功功率，達成此控制目標的所需的UPFC串聯側容量。并聯單元根據T/CSEE0081.3的潮流控制模型：a）并聯單元采用定節點電壓模式，應根據電網電壓的運行需求，控制并聯單元所在節點的電壓，在表述計算結果時，應輸出并聯單元所在的節點的電壓，達成此控制目標所需的UPFC并聯側容量；b）并聯單元采用定注入無功模式，應根據電網的無功需求，控制并聯單元所在節點向并聯單元注入的無功功率，在表述計算結果時，應輸出并聯單元所在的節點向并聯端注入的無功功率，達成此控制目標所需的UPFC并聯側容量。機電暫態計算根據T/CSEE0081.3的機電暫態模型，應用于機電暫態仿真計算，應使用計及基波分量的準穩態模型，模型應由一次系統模型和控制保護系統模型組成。應對UPFC接入的電網近區開展N-1故障校核，應能保持電力系統的穩定運行，且不致使其他元件超過規定的事故過負荷能力和電壓、頻率允許偏差的要求。電網發生故障時：a）應將UPFC串聯單元旁路，并當故障恢復后，經過延時，重新投入UPFC串聯單元；b）UPFC并聯單元不旁路，在未超過電壓限制范圍（即電網正常運行范圍）時，UPFC并聯單元應處于定注入無功控制狀態；當超過電壓限制范圍后，UPFC并聯單元轉入定節點電壓控制狀態，提供電壓支撐。在表述計算結果時，應輸出機組間相對角度、母線電壓和相關元件潮流的變化情況等。電磁暫態計算根據T/CSEE0081.3的電磁暫態模型，應用于電磁暫態仿真計算，應使用計及三相瞬時值的詳細模型，應由一次系統模型和控制保護系統模型組成。根據UPFC投產年典型運行方式，對UPFC接入點近區交流系統進行等值。在等值交流系統基礎上，在電磁暫態計算軟件中搭建含UPFC本體及其控制系統的模型。電磁暫態計算方法是：在基本的避雷器配置方案下，對關鍵設備區域發生故障或操作進行模擬，得到關鍵設備的過電壓水平，必要時進行避雷器配置優化。在表述計算結果時，結合晶閘管旁路開關的旁路保護，給出關鍵設備的最高過電壓水平和約束故障類型。評價指標UPFC潮流控制作用在電網中存在潮流分布問題的應用場景中，應根據潮流控制需求選擇UPFC串聯單元和并聯單元的控制模型和控制值，通過仿真計算所需的UPFC裝置容量。在電網規劃階段，宜根據單位容量調節系數選擇技術方案。在電網調試和運行階段，若通過仿真計算輸出的所需的UPFC串聯側容量大于實際UPFC串聯側容量，應調整UPFC串聯單元的控制模型和控制值。UPFC電壓支撐作用在電網中存在無功電壓風險的應用場景中，應根據動態無功的提升需求選擇UPFC串聯單元和并聯單元的控制模型和控制值，通過仿真計算所需的UPFC裝置容量。在電網規劃階段，宜通過母線電壓提升值和實際所需的UPFC裝置容量，選擇技術方案。在電網調試和運行階段，若通過仿真計算輸出的所需的UPFC并聯側容量大于實際UPFC并聯側容量，應調整UPFC并聯單元的控制模型和控制值。UPFC暫態支撐作用在電網中存在暫態穩定風險的應用場景中，應根據線路功率的緊急調整需求選擇UPFC串聯單元和并聯單元的控制模型和控制值，通過仿真計算所需的UPFC裝置容量。在電網規劃階段，宜通過對系統穩定特性的緊急支援效果和實際所需的UPFC裝置容量，選擇技術方案。在電網調試和運行階段，若通過仿真計算輸出的所需的UPFC容量大于實際UPFC容量，應調整UPFC串聯單元、并聯單元的控制模型和控制值。計算分析報告UPFC計算分析報告應包括以下主要內容，專題研究時可選擇部分內容。前言包括計算分析的背景、要求和目的、仿真軟件的名稱及其版本號、計算內容提要等。計算條件報告中的計算條件應包括：a）基本運行方式說明：計算水平年、電網接線方式、開機方式、負荷水平、同桿并架線路說明、安全穩定裝置投運情況。b）計算模型：發電機（含勵磁系統、調速系統模型說明）、負荷、線路、變壓器、直流、無功補償等模型，以及時域仿真中所采用的基本計算步長。c）UPFC模型：UPFC串聯側容量、串聯側換流器參數、串聯變壓器參數、UPFC并聯側容量、并聯側換流器參數、并聯變壓器參數、UPFC控制參數。計算內容潮流計算潮流計算通常為正常方式（含檢修方式），計算分析內容包括UPFC投運前的運行方式和UPFC投運后的運行方式。潮流計算分析包括：a）潮流圖：圖上標示或文