河海大学能源与电气学院 王薪苹 臧海祥 孙国强 卫志农

　　国网江苏省电力公司电力科学研究院 李群 刘建坤

　　作为目前通用性最好的柔性交流输电[1]设备，统一潮流控制器是为了实现交流输电系统的实时控制和动态补偿而发展出来的，它兼备静止同步补偿器和静止同步串联补偿器的特点，在潮流控制上具有较大的优势，能够精确调节有功和无功功率，优化线路传输功率及网路潮流分布，同时还具有提高系统稳定性[2]、阻尼系统振荡的能力。

　　目前，UPFC的示范工程已经在南京西环网成功投运[3]，其对电网的运行可靠性的影响有待分析。基于此，本文通过建立计及UPFC的220kV分区电网运行可靠性评估模型，对UPFC对电网可靠性的影响进行量化分析，并对其进行可靠性效益评估。

　　1 UPFC稳态模型

　　2 计及UPFC的220kV分区电网运行可靠性模型

　　220kV分区电网属于发输电系统范畴，其可靠性评估包括4个主要方面：确定元件失效模型和负荷模型，选择系统状态，识别并分析系统问题，以及进行可靠性指标计算，基本步骤如图3所示。

　　2.1 基于实时运行条件的元件时变可靠性模型

　　本文主要从以下两方面考虑元件时变可靠性[5]：

　　（1）线路潮流增加会导致线路停运概率增大；

　　（2）当电压升高或降低到保护整定值时，发电机保护装置动作，并且随着电压越限程度的加深发电机保护的动作时限减小，发电机跳闸退出运行的概率增大。

　　2.2 状态抽样法

　　状态抽样法又叫非序贯蒙特卡洛模拟法[6]，广泛用在电力系统可靠性评估中。该方法的依据是，一个系统状态是所有元件状态的组合，且每一元件状态可由对元件出现在该状态的概率进行抽样来确定。

　　2.3 故障分析方法

　　2.4 负荷削减的最优化模型

　　当停运引起系统问题时，通过专门的最优潮流模型[7]进行发电重新调度，以消除系统约束越限；同时尽可能避免负荷削减，或者在无法避免时使负荷削减最小。这个最优潮流模型的目标函数是负荷削减总量最小，最优解就是各母线上的负荷削减量。

　　3 可靠性效益分析模型

　　采用最小系统停电损失模型[8]评估计及UPFC的220kV分区电网的运行可靠性，直接评估可靠性的效益非常困难，因此通常将不可靠成本，即停电损失作为电力系统可靠性价值的间接度量。

　　3.1 可靠性效益评估指标

　　4 算例分析

　　4.1 运行可靠性分析

　　首先以标准可靠性测试系统（RBTS）[9]为例，评估含UPFC系统的运行可靠性。其作用主要体现在改善系统的运行条件上，其在运行可靠性评估中的作用主要体现在降低了部分线路的停运概率。以负荷削减量为可靠性评价指标，测试系统的不含UPFC常规可靠性指标、含UPFC的常规可靠性指标、含UPFC的运行可靠性指标对比,如图4所示。

　　由图4可知，经过10次重复评估，含UPFC常规可靠性模型中，负荷削减量降幅百分比平均达到37.19%，含UPFC运行可靠性模型中，负荷削减量降幅百分比平均达到45.91%，这是由于在运行可靠性模型中，UPFC使得线路潮流得到改善，线路的故障率降低，使得负荷削减量更低，更加符合实际情况。

　　再以南京西环网作为研究对象，该系统不含UPFC常规可靠性指标、含UPFC的常规可靠性指标、含UPFC的运行可靠性指标对比如图5所示。

　　由图5可知，经过10次重复评估，含UPFC常规可靠性模型中，负荷削减量降幅百分比平均达到10.85%，含UPFC运行可靠性模型中，负荷削减量降幅百分比平均达到15.45%，这是由于在运行可靠性模型中，UPFC使得线路潮流得到改善后，线路的故障率降低，使得负荷削减量更低，更加符合实际情况。相比标准测试系统，该等值网络规模较大，UPFC对提高系统可靠性的效果降低，这是由于此情景下UPFC的调节区域有限造成的。

　　4.2 运行可靠性效益评估

　　以RBTS和南京西环网为算例进行效益评估。本文 取2。RBTS和南京西环网的运行可靠性评估中负荷损失对比如图6和图7所示。

　　算例表明，由于UPFC的引入，使得RBTS系统和南京西环网在负荷削减损失方面分别降低了45.91%和15.49%，表明UPFC在提高系统可靠性效益方面具有较明显的作用。由于南京西环网的规模相比测试系统规模大，所以效果略差。随着网络规模的增大，通过合理的选址定容，可以更好地发挥UPFC在提高系统运行可靠性及其效益方面的作用。

　　5 结论

　　本文通过建立计及UPFC的220kV分区电网运行可靠性评估模型，量化分析了UPFC对电网可靠性的影响，并对其进行可靠性效益评估，通过RBTS和南京西环网算例分析，得到以下结论:

　　（1）运行可靠性模型中，UPFC能够有效降低区域电网负荷削减量，提高区域电网运行可靠性。

　　（2）UPFC能够有效提高可靠性效益，但是随着网络规模的增大，UPFC的调节作用将局限于接入点的附近区域，通过合理的选址定容，可以更好地发挥UPFC在提高系统运行可靠性及其效益方面的作用。

　　参考文献

　　[1] 吕磊炎,赵渊,谢开贵.柔性交流输电系统交直流潮流可靠性评估模型[J].电力系统及其自动化学报,2012,24（1）:1-7.

　　[2] 吴红斌,杨仪松,丁明.含统一潮流控制器的电力系统概率暂态稳定评估[J].江苏电机工程,2006,25（6）:6-8.[3]陈刚,刘建坤,李群.统一潮流控制器技术现状及应用分析[J].江苏电机工程,2016,35（1）:1-6.

　　[4] 钱臻,刘建坤,陈静,等.基于自动微分技术的含UPFC电力系统最优潮流[J].电网与清洁能源,2016,32（4）:24-29.

　　[5] 孙元章,程林,刘海涛.基于实时运行状态的电力系统运行可靠性评估[J].电网技术,2005,29（15）:6-12.

　　[6] 苏傲雪,范明天,李仲来,等.计及风力发电影响的配电系统可靠性评估[J].电力系统保护与控制,2013,41（1）:90-95.

　　[7] 耿光超.电力系统稳定约束最优潮流:模型、算法与并行化[D].杭州:浙江大学,2014.

　　[8] 李文沅.电力系统风险评估模型.方法和应用[M].北京:科学出版社,2006:111-112.

　　[9]BILLINTON R,KUMAR S,CHOWDHURY N,et al.A Reliability Test System for Educational Purpose-basic Data[J].IEEE Transactions on Power Systems,1989,4（3）:1238-1244.