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【摘要】UPFC技术是近年来由美国学者提出的新型FACTS技术，被认为是FACTS技术中最具代表性的。世界上很多国家都在进行这方面的研究，我国也有大批的高校与科研院所开展了相关的研究。文章通过介绍UPFC的原理，分析国内外的发展现状，提出了UPFC今后发展的趋势。
【关键词】柔性交流输电技术（FACTS）;统一潮流控制器（UPFC）;无功补偿
0.引言
随着电力电子技术的发展，在电力系统中产生了一门新的技术，即柔性交流输电技术（FACTS），也称灵活交流输电技术。FACTS技术的本质是将电力电子技术与现在控制技术相结合，对电网的运行参数(V、I、P、Q、δ等)或运行状态(异步互联、潮流控制、限制短路电流等)进行快速准确的“柔性控制”，从而改进其运行性能，并提高其运行效益。目前，已经有20多种属于FACTS技术的设备在应用或研发中，其中大多数都具有无功补偿的功能。文中主要介绍的近年来研究火热的统一潮流控制器（UPFC）技术，通过介绍其原理以及国内外的研究现状，提出了今后UPFC的发展趋势。
1.UPFC的原理
由图1可知，UPFC主要由两个三相桥式逆变器组成，两个逆变器共用一个直流侧电容。通过变压器并联到电网上的逆变器相当于一个静止无功发生器（SVG），而通过变压器串联到电网中的逆变器相当于一个静止同步串联补偿器（SSSC）。
逆变器2利用注入的电压Upq可实现UPFC的主要功能：控制电压Upq保持为在0到Upqmax以内，并使相角α保持在0°到360°之间，通过串联变压器将电压Upq叠加到线路电压上。该接口所监测的电压本质上可以被认为是一个同步交流电压源，输电线上通过此电压源的电流流动产生了输电线与交流系统之间的有功与无功功率的交换，从而使该接口和交流系统之间有功及无功功率的交换。
逆变器1的基本功能是，在公用直流联结处提供或吸收逆变器2所需要的有功能量，这一直流母线的功率经换流后到交流端送入与输电线路并联的变压器。逆变器1也能够可控地产生或吸收无功功率，因此如果系统需要，它就能够为线路提供无约束的并联无功补偿。
整个系统通过适当增加注入电压Upq的幅值和相角，UPFC就能够实现传统的电力传输中的无功并联补偿、串联补偿和移相功能，从而适合于灵活地调节线路有功和无功功率、阻尼系统振荡、增强电力系统的稳定性和提高输电线路的传输极限。而常见的FACTS只能控制1个或者2个目标，因而UPFC成为交流输电系统中最理想的控制设备。
2.UPFC的发展及研究现状
统一潮流控制器的概念是由美国西屋科技中心的专家Gyugyi L于1992年提出的。1998年美国电力和西屋公司以及美国EPRI合作，研制了目前世界上唯一的UPFC，安装于位于美国AEP系统中南部的Inez地区765/138 kV电网。
目前国内外对UPFC的研究主要集中在一下几个方面：
2.1 UPFC的数学模型
UPFC的数学模型是对UPFC进行研究的基础。它包括用于分析含UPFC装置电力系统潮流的静态模型和用于研究在电力系统运行参数和结构参数发生变化时UPFC装置对电力系统的潮流、电压和稳定性进行控制的动态模型。
目前用于UPFC的潮流计算的模型主要有电压源或电流源模型、功率注入模型，阻抗型模型、解耦型模型等。电压源或电流源模型及功率注入模型主要用于UPFC早期的研究中，解耦模型能较好的描述UPFC的静态特性，但解耦模型的应用只限于UPFC的特定运行方式，而电压源电流源和功率注入模型则在求解时需要修改功率不平衡向量和雅可比矩阵，这将降低收敛速度。由于牛顿-拉夫逊法具有二次收敛的特性，对于含有UPFC等装置的电力系統，牛顿-拉夫逊法同样具有较好的收敛特性，并适合用于需要较精确的潮流解且规模大的电力系统，所以上述的UPFC的潮流计算模型绝大多数都是结合牛顿-拉夫逊法来求解电网潮流的。
2.2 UPFC的暂态过程
对UPFC的暂态过程的研究采用MATLAB、EMTDC和EMTP(电磁暂态仿真)仿真或通过动模试验来进行，研究UPCF的控制特性、UPCF对电力系统稳定性的作用、电力系统不同运行工况对UPFC的影响等。
2.3 UPFC的控制策略
UPFC能够快速调节线路潮流和控制节点电压，抑制系统的功率振荡，改善系统的暂态稳定性，这些功能的充分发挥都必须依赖于UPFC的可靠有效的控制系统。所以，对UPFC控制策略的研究尤为重要。
在UPFC的早期研究中，这方面的研究工作更多集中在对UPFC控制器控制变量的选取上，大致可以归纳出如下控制策略：李雅普诺夫能量函数法；PID控制；还有静止同步串联补偿式控制；以及移相式控制；D-Q轴解耦控制策略等。另外，还有一些其它的控制方法，比如非线性控制方法、最优控制方法等等。
3.结论
文章通过分析UPFC的原理，介绍其发展与研究现状，提出了UPFC在我国的发展趋势与前景。■
【参考文献】
［１］李骈文.美国INEZ变电站统一潮流控制器简介[J].电网技术，2002,(8)：84-87.
［２］王建，吴捷.统一潮流控制器的建模与控制研究综述[J].电力自动化设备，2000，20(6)：41-45.
【关键词】柔性交流输电技术（FACTS）;统一潮流控制器（UPFC）;无功补偿
0.引言
随着电力电子技术的发展，在电力系统中产生了一门新的技术，即柔性交流输电技术（FACTS），也称灵活交流输电技术。FACTS技术的本质是将电力电子技术与现在控制技术相结合，对电网的运行参数(V、I、P、Q、δ等)或运行状态(异步互联、潮流控制、限制短路电流等)进行快速准确的“柔性控制”，从而改进其运行性能，并提高其运行效益。目前，已经有20多种属于FACTS技术的设备在应用或研发中，其中大多数都具有无功补偿的功能。文中主要介绍的近年来研究火热的统一潮流控制器（UPFC）技术，通过介绍其原理以及国内外的研究现状，提出了今后UPFC的发展趋势。
1.UPFC的原理
由图1可知，UPFC主要由两个三相桥式逆变器组成，两个逆变器共用一个直流侧电容。通过变压器并联到电网上的逆变器相当于一个静止无功发生器（SVG），而通过变压器串联到电网中的逆变器相当于一个静止同步串联补偿器（SSSC）。
逆变器2利用注入的电压Upq可实现UPFC的主要功能：控制电压Upq保持为在0到Upqmax以内，并使相角α保持在0°到360°之间，通过串联变压器将电压Upq叠加到线路电压上。该接口所监测的电压本质上可以被认为是一个同步交流电压源，输电线上通过此电压源的电流流动产生了输电线与交流系统之间的有功与无功功率的交换，从而使该接口和交流系统之间有功及无功功率的交换。
逆变器1的基本功能是，在公用直流联结处提供或吸收逆变器2所需要的有功能量，这一直流母线的功率经换流后到交流端送入与输电线路并联的变压器。逆变器1也能够可控地产生或吸收无功功率，因此如果系统需要，它就能够为线路提供无约束的并联无功补偿。
整个系统通过适当增加注入电压Upq的幅值和相角，UPFC就能够实现传统的电力传输中的无功并联补偿、串联补偿和移相功能，从而适合于灵活地调节线路有功和无功功率、阻尼系统振荡、增强电力系统的稳定性和提高输电线路的传输极限。而常见的FACTS只能控制1个或者2个目标，因而UPFC成为交流输电系统中最理想的控制设备。
2.UPFC的发展及研究现状
统一潮流控制器的概念是由美国西屋科技中心的专家Gyugyi L于1992年提出的。1998年美国电力和西屋公司以及美国EPRI合作，研制了目前世界上唯一的UPFC，安装于位于美国AEP系统中南部的Inez地区765/138 kV电网。
目前国内外对UPFC的研究主要集中在一下几个方面：
2.1 UPFC的数学模型
UPFC的数学模型是对UPFC进行研究的基础。它包括用于分析含UPFC装置电力系统潮流的静态模型和用于研究在电力系统运行参数和结构参数发生变化时UPFC装置对电力系统的潮流、电压和稳定性进行控制的动态模型。
目前用于UPFC的潮流计算的模型主要有电压源或电流源模型、功率注入模型，阻抗型模型、解耦型模型等。电压源或电流源模型及功率注入模型主要用于UPFC早期的研究中，解耦模型能较好的描述UPFC的静态特性，但解耦模型的应用只限于UPFC的特定运行方式，而电压源电流源和功率注入模型则在求解时需要修改功率不平衡向量和雅可比矩阵，这将降低收敛速度。由于牛顿-拉夫逊法具有二次收敛的特性，对于含有UPFC等装置的电力系統，牛顿-拉夫逊法同样具有较好的收敛特性，并适合用于需要较精确的潮流解且规模大的电力系统，所以上述的UPFC的潮流计算模型绝大多数都是结合牛顿-拉夫逊法来求解电网潮流的。
2.2 UPFC的暂态过程
对UPFC的暂态过程的研究采用MATLAB、EMTDC和EMTP(电磁暂态仿真)仿真或通过动模试验来进行，研究UPCF的控制特性、UPCF对电力系统稳定性的作用、电力系统不同运行工况对UPFC的影响等。
2.3 UPFC的控制策略
UPFC能够快速调节线路潮流和控制节点电压，抑制系统的功率振荡，改善系统的暂态稳定性，这些功能的充分发挥都必须依赖于UPFC的可靠有效的控制系统。所以，对UPFC控制策略的研究尤为重要。
在UPFC的早期研究中，这方面的研究工作更多集中在对UPFC控制器控制变量的选取上，大致可以归纳出如下控制策略：李雅普诺夫能量函数法；PID控制；还有静止同步串联补偿式控制；以及移相式控制；D-Q轴解耦控制策略等。另外，还有一些其它的控制方法，比如非线性控制方法、最优控制方法等等。
3.结论
文章通过分析UPFC的原理，介绍其发展与研究现状，提出了UPFC在我国的发展趋势与前景。■
【参考文献】
［１］李骈文.美国INEZ变电站统一潮流控制器简介[J].电网技术，2002,(8)：84-87.
［２］王建，吴捷.统一潮流控制器的建模与控制研究综述[J].电力自动化设备，2000，20(6)：41-45.