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１８５２０２３年７月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第４２卷第４期

ＤＯＩ：１０．１２１５８／ｊ．２０９６３２０３．２０２３．０４．０２０

基于全电力电子ＯＬＴＣ的ＨＵＰＦＣ运行特性分析及控制

刘欣，穆恒玲

（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）

摘要：

柔性交流输电系统（ｆｌｅｘｉｂｌｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ＦＡＣＴＳ）装置如混合式统一潮流控制器

（ｈｙｂｒｉｄｕｎｉｆｉｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＨＵＰＦＣ）可调节线路潮流，有效提升输电网络的传输容量。为解决传统ＨＵＰＦＣ

中使用机械式有载分接开关调压带来的诸多问题，文中提出基于全电力电子有载分接开关的快速电磁式ＨＵＰＦＣ。

首先，针对其工作特性进行研究，并提出抑制开关切换过程中产生过压的方法。然后，根据不对称级电压Ｓｅｎ变压

器的工作点合成方式存在自由度，实现一种开关切换次数最少的抽头选择策略，并给出从潮流指令改变到开关切

换调压的详细步骤。最后，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建２２０ｋＶ双回线路仿真模型，对比快速电磁式ＨＵＰＦＣ与传统ＨＵＰＦＣ

的潮流调节过程及结果。结果表明，全电力电子开关在响应速度和降低调节过程中的功率波动等方面更具优势，

验证了快速电磁式ＨＵＰＦＣ的可行性。

关键词：

潮流调控；电磁式混合式统一潮流控制器（ＨＵＰＦＣ）；Ｓｅｎ变压器；全电力电子有载分接开关；开关暂态建

模；开关切换策略

中图分类号：ＴＭ５７１文献标志码：Ａ文章编号：

２０９６３２０３（２０２３）０４０１８５１０

量，减少分接开关抽头个数，提高ＳＴ的灵活性和调

０引言节精度，更具成本效益。基于ＳＴ离散调节的局限

随着分布式新能源接入电网的规模越来越大，性，文献［８，１１］提出了一种晶体管辅助Ｓｅｎ变压器

部分输电线路潮流重载，个别时段超过线路热稳极（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒａｓｓｉｓｔｅｄＳｅｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ＴＡＳＴ），其由一个

限，导致电力系统调度、输电能力、潮流控制等方面大容量ＳＴ和一个基于绝缘栅双极型晶体管（ｉｎｓｕｌａ

出现了新的问题，危及电力系统安全稳定运行，因ｔｅｄｇａｔｅｂｉｐｏｌａｒｔｒａｎｓｌａｔｏｒ，ＩＧＢＴ）的小容量ＳＴ组成。

此研究输电线路的潮流控制成为必要。柔性交流ＴＡＳＴ性能同ＵＰＦＣ一致，可连续调压但其结构复

输电系统（ｆｌｅｘｉｂｌｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓ杂，组件需求和成本增加。目前，ＴＡＳＴ的研究主要

在于模型建立和分析，对于实际应用的研究尚不深

ｔｅｍｓ，ＦＡＣＴＳ）装置通过调整输电线路两侧相角差、

入［１０１１］。文献［１２］介绍了一种混合式统一潮流控

串入阻抗等参数来改变线路传输功率，提高负荷能

［１２］制器（ｈｙｂｒｉｄｕｎｉｆｉｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＨＵＰＦＣ），

力，保证供电安全可靠。其中统一潮流控制器

其由大容量ＳＴ和小容量ＵＰＦＣ组成，在容量配合得

（ｕｎｉｆｉｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＵＰＦＣ）是功能最强的

当的情况下可以实现ＨＵＰＦＣ输出较大的、连续的

ＦＡＣＴＳ装置，可控制电压幅值、相角和线路电抗，独