2 UPFC工程及原理

　　2.1 南京西环网UPFC工程

　　南京西环网网架结构如图1所示。

　　南京西环网是南京城网的主要负荷中心。目前，该区域主要由500kV东善桥变电站、龙王山变电站从南北两端共同供电。由于南京主城环网的电网结构及电源、负荷分布特点，至2016年，上述西环网供电的主要输电通道存在较严重的潮流分布不均情况。其中，500kV龙王山变电站向西环网供电的220kV输电通道潮流偏重，尤其是西环网内220kV晓庄南送下关、中央门断面潮流过重情况尤为突出，存在N-1过负荷的情况；500kV东善桥变电站

　　向西环网供电的220kV输电通道潮流较轻，从而影响了南京电网向西环网的整体供电能力和安全可靠水平[17]。

　　由于南京西环网地处南京中心城区，无论是新建输电通道还是对现有通道实施增容改造，均存在投资巨大、实施难度大等问题；故为解决南京西环网近期和远景年存在的输电“瓶颈”问题，线路增容、新建输电通道等输电网加强方案的可行性和经济性均不高。UPFC装置可双向快速地动态调节系统潮流，对西环网近期及远景年的适应性均较好；同时，UPFC装置安装在变电站内，无需对途经南京中心城区的输电通道施工，工程可实施性综合较优；因此，为提高南京江南城区西环网供电可靠性、加强220kV网架，建设UPFC工程是十分必要的。

　　南京西环网UPFC工程具体安装方案为：在220kV铁北-晓庄双回线的铁北开关站侧各加装一套UPFC装置，即每条线路各串入一台UPFC换流器，UPFC安装位置和方式如图2所示[18]。

　　不同区域设备的故障有其自身的特点，对UPFC系统的影响也各不同。UPFC保护系统的目的则是检测到所有可能致使UPFC系统及设备处于危险情况的，以及对于系统运行来说不能接受的故障或异常运行情况，并尽可能地通过改变控制策略或者移除最少的故障元件，使得故障对于系统和设备的影响最小。因此，UPFC保护系统应分区配置，各保护分区之间应有重叠，确保不存在保护死区。每一区域或设备至少应采用相同原理的双主双备保护或者不同原理的一主一备保护配置。此外，保护系统应采取冗余配置，防止在单个保护系统失效的情况下不能切除故障[20-21]。

　　UPFC保护系统按照串、并联换流器分区进行保护，同时，换流器区按照交流保护区、换流阀保护区和直流极保护区等分区进行保护配置。一般来说，交流保护区配置有交流过压保护、交流欠压保护、零序过流保护、短引线差动保护等；换流阀保护区配置有阀侧过流保护、阀侧过电压保护、阀差动保护、桥臂过流保护等；直流极保护区配置有直流欠压过流保护、直流低电压保护、直流过电压保护和直流电压不平衡保护等。UPFC保护动作结果一般有：告警、控制系统切换、闭锁换流器、跳开QF2、触发TBS导通、QF4合闸和QF5合闸等。