近日，UPFC这个词又一次红遍能源界，刷爆朋友圈。说“又一次”，是缘于此前，UPFC已浮出水面。
2015年12月11日，中国第一盏电流“红绿灯”，江苏南京220千伏西环网UPFC（UnifiedPowerFlowController统一潮流控制器）工程顺利投运。
这项被列为国家电网公司重大科技示范项目的设计工作正由中国能建江苏院承担。
时隔不到一年，2016年11月3日，国网公司2016年度五大重大示范工程之一，由江苏院设计的第二座同时也是世界上首座500千伏UPFC工程，江苏苏州南部电网500千伏UPFC示范工程开工建设了！
电压等级从220千伏升至500千伏，于是便成就了目前世界上电压等级最高，容量最大的UPFC工程。
此前，全世界一共只有4个UPFC工程投运！前三个都是国外的工程，其中两个美国的、一个韩国的，第四座是2015年底投运的南京西环网220千伏UPFC工程。
此前电压等级最高的是美国的345千伏UPFC工程，而本次开建的工程将达到500千伏，刷新世界纪录！
一、UPFC素森么？
城市电网中的电能，就像城市自来水管里的水一样，分布和流动都是自然进行的：哪里需要就往哪里流动，很难进行控制。随着电网潮流的流动，如果某些区域用电激增，可能造成输电线路的超负荷运转，影响供电安全。
有人将UPFC比作输电通道中的“水龙头”“红绿灯”“导航仪”，其实UPFC更类似于“电力交警”的角色——通过控制影响输电线路潮流的参数，疏导电力“交通”。
UPFC可以控制输电通道潮流大小，可以调大、也可以调小，甚至可以使潮流反向。通过调节流量和方向，实现对电网潮流的灵活、精准控制。
延伸阅读：江苏苏州南网500千伏统一潮流控制器（UPFC）工程开工
二、为森么在介里？
苏州南部电网的±800千伏锦苏直流特高压输电传输的是来自四川锦屏的清洁水电。
由于水电季节性较强，则存在着以下问题——
夏季，苏州南部主要电力来自锦屏直流来电，双极闭锁方式锦屏720万千瓦来电全部丢失，备用机组无法及时支撑、苏州南部受入通道能力不足，只能通过将苏州南部负荷拉闸限电来保障电网安全、稳定。
冬季枯水期，四川水力发电发不满，锦屏直流送往苏州的电力大打折扣，冬季高峰方式苏州南部地区需大量受入电力，导致无锡向苏州送电的梅里～木渎双线潮流过重，N-1过载。
锦屏直流换流站虽然是苏州南部主力电源，但换流站无法像常规电源一样提供无功支撑，同时还需消耗电网大量无功，苏州南部无功电压支撑能力不足。
在这种情况下，若采取新增输电通道、线路导线增容等常规措施，将带来投资高、建设困难、安全风险大等缺陷；
而建设500千伏UPFC应用不仅能够解决上述电网问题，还能避免常规措施所存在的弊端。
建成后，该工程将使苏州电网消纳清洁能源的能力提升约120万千瓦，同时将进一步提高苏州南部500千伏电网对特高压交直流来电的承接能力。
220千伏升至500千伏
电压等级的提升意味着什么呢？
电压等级的提升，串并联变压器容量增大，将进一步提高UPFC对电网潮流控制、无功电压支撑的能力；
但是，对串联变等特殊设备的绝缘要求及安全可靠性要求也同步提高，对设备选型、电气布置等设计也带来了新的挑战。
江苏院以敢为人先的姿态，打破成规，将最前沿的技术手段应用在工程实践。
三、设计难点肿么破？
设计人员谈道——
该工程的主设备在国际上没有制造先例，主接线、总平面布置都需摸着石头过河。
这是自南京西环网220千伏UPFC工程之后世界第二个采用基于IGBT的模块化多电平换流器（MMC）的UPFC工程。
该工程既可以满足梅里～木渎断面潮流控制的需求，又能够解决苏州南部无功电压支撑能力不足的问题，相较于南京西环网UPFC工程，功能更为全面。
系统方面
UPFC具有调节所在线路潮流的能力，相当于一个可变的串联元件接入电网，对本线及周边电网保护的选择性以及可靠性都产生影响，保护逻辑均需要重新考虑。
该工程的接线形式从三分之四接线到类二分之三接线，直至确定为串联接线形式，每一次主接线的变化都对本来就复杂的保护配置，提出了挑战。
在汲取220千伏UPFC经验基础上，充分考虑施工、调试、运维、经济性等因素，最终确定了串联变压器保护、并联变压器保护、换流器保护、线路保护的配置及配合方案，确保整个系统无保护死区。
整套保护系统均冗余配置，全面分析保护误动、拒动情况，并确保UPFC系统出现故障时，能进行运行方式切换，尽可能通过改变控制策略或者移除最少故障元件的手段，使得故障对于系统和设备的影响最小。
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提出了全套继电保护配置方案
串联侧换流器保护配置及测点
并联侧换流器保护配置及测点
提出了串联变压器保护、并联变压器保护、换流器保护、线路保护、断路器保护的保护配合方案。
配合苏南电网运行需要，并结合南京220千伏UPFC目前运行情况，调整了500千伏UPFC系统的运行方式及控制策略。
变电方面
主接线：采用了串联变压器类外桥型接线的新型接线方式
在串联变压器两回桥臂支路的其中一侧设置断路器。
与传统的串联变压器接线形式相比，有效消除了隔离开关操作中的拉弧问题，极大提升了电网运行、检修的安全性与可靠性。
左：常规的串联变压器接线形式
右：优化的串联变压器外桥型接线形式
总平面布置：采用了适用于UPFC串联变压器进出线的“π”型配电装置布置新型式
串联变压器是UPFC的核心设备之一，和常规变压器的高压侧3个端口接入线路不通，串联变压器三相绕组共6个端口需“一进一出”分别串入线路。
将串联变压器出线区域布置在中间，两组串联变压器进线连接区域和线路出线区域呈一字型对称布置在两侧；两组串联变压器进出线相关的GIS配电装置区域呈正反“L”型对称布置在线路出线区域的两侧。
延伸阅读：江苏苏州南网500千伏统一潮流控制器（UPFC）工程开工
各区域的布置整体呈现出“π”型，两组串联变压器区域对称布置在“π”型的两侧空间，TBS小室区域则占据“π”型的下方空间，布置型式整齐、对称、美观且功能分区明显。
总平面布置：采用换流器和直流设备共室布置的布置形式
换流器和直流场设备布置在同一个房间内，取消换流器之间防火墙，这在柔性直流输电工程中尚属首次应用。
该方案能显著减小建筑物面积，采用管母线替代110千伏电缆和充油的电缆终端，降低换流器及直流场室的防火等级要求，并且保证在换流器及间隔内相关设备检修时可见直流场隔离开关的明显断口，降低工程造价的同时，提高了运检安全性。
这是自南京西环网220千伏UPFC工程之后世界第二个采用基于IGBT的模块化多电平换流器（MMC）的UPFC工程
南京220千伏西环网UPFC示范工程MMC换流器
目前全世界范围内已建成的UPFC工程，其中国外的3个UPFC工程均采用的是GTO和低电平技术，应用于单回线路。
其缺点在于：GTO阀驱动复杂、损耗大，变压器结构复杂、设备占地面积大、制造成本高，控制保护系统的扩展性、移植性、维护性较差。
2015年底投运的国内首个UPFC工程——南京西环网220kVUPFC工程，是世界范围内首个使用模块化多电平技术（MMC）的UPFC工程。
优势在于：损耗小、占地面积小、控制保护系统的扩展性强、移植性好。
江苏苏州南部电网500千伏UPFC工程为世界第二个采用基于IGBT的模块化多电平换流器（MMC）的UPFC工程。
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阀厅内观察走廊的设置
阀厅室二层设置观察走廊，走廊视角开阔，方便巡视及参观；观察走廊全封闭建设，与阀厅室内生产区域完全分开，不但确保了设备的运行可靠，同时保障了运行及参观人员的人身安全。
项目小档案
核准：已核准
开工：2016年11月3日
投资：9.55亿元
占地：3.54公顷（53.15亩）
业主单位：国网江苏省电力公司
设计单位：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司
成套设备供应商：南瑞集团公司
核心设备：串联变压器、并联变压器、晶闸管旁路开关、桥臂电抗器、换流阀及阀冷却设备
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原标题：是“电力红绿灯”，还是“电力交警”？小编傻傻分不清！
