近年來，我國電網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度已達(dá)很*，但潮流分布不均大大制約了電網(wǎng)供電能力，發(fā)電調(diào)節(jié)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等傳統(tǒng)潮流控制手段速度慢、效果差，在某些場合無法滿足潮流快速、靈活、精準(zhǔn)控制的實(shí)際需求。
統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）是功能強(qiáng)大的柔性交流輸電裝備，可實(shí)現(xiàn)潮流的快速、靈活、精準(zhǔn)控制。但UPFC技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)研發(fā)難度大。長期以來，全球UPFC技術(shù)和市場被美國企業(yè)壟斷。
自2006年開始，在國家電網(wǎng)有限公司重大科技示范工程等項(xiàng)目支持下，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院組織團(tuán)隊(duì)牽頭開展了UPFC技術(shù)攻關(guān)。
實(shí)現(xiàn)UPFC技術(shù)從無到有的突破需要做好從基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)突破到綜合示范的全鏈條布局，這離不開技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新。通過分析UPFC在電網(wǎng)中應(yīng)用推廣的標(biāo)準(zhǔn)化需求，我們創(chuàng)建了新一代UPFC整體技術(shù)架構(gòu)。在技術(shù)攻關(guān)過程中，我們及時(shí)將重大成果轉(zhuǎn)化形成標(biāo)準(zhǔn)提案，開展標(biāo)準(zhǔn)研制，并在裝備研制、工程建設(shè)中檢驗(yàn)和優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新及標(biāo)準(zhǔn)研制內(nèi)容，反復(fù)迭代，促進(jìn)了UPFC技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)水平的持續(xù)提升。
1、概述（LYDCS-3000直流接地故障儀測試速度大大提高）
是新一代直流接地故障測試儀。它能夠適用于任何電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)，配備了高精度的檢測鉗表，通過對(duì)多種信號(hào)的高效處理大大提高了檢測范圍與抗干擾能力；采用了優(yōu)良的算法和*模糊控制計(jì)算理論，將被檢測絕緣支路的優(yōu)勢程度以數(shù)值的形式表示出來，充分體現(xiàn)了人工智能的*性；對(duì)于接地點(diǎn)位置的斷定，它們更是擁有準(zhǔn)確的判斷力，每次檢測都能夠指出接地點(diǎn)位置及方向。
本裝置以系統(tǒng)安全為首要前提，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的*高要求，以可靠的低頻信號(hào)方式進(jìn)行檢測，并在現(xiàn)場進(jìn)行了大量的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)無任何影響。
發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)為控制、保護(hù)、信號(hào)和自動(dòng)裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行對(duì)保證發(fā)供電有著極大的重要性。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點(diǎn)接地，就可能引起上述裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)，從而造成重大事故。因此當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，就應(yīng)在保證直流系統(tǒng)正常供電的同時(shí)準(zhǔn)確迅速地探測出接地點(diǎn)，排除接地故障，從而避免兩點(diǎn)接地可能帶來的危害。
用于在不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。各種類型的接地故障，均能迅速地查找出接地點(diǎn)，準(zhǔn)確率達(dá)到100％。
本儀器與國內(nèi)外同類型的儀器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、使用簡單。本儀器只需打開電源開關(guān)就可直接使用，無需別的按鍵操作。
2、安全可靠。本儀器無需停浮充電機(jī)及其它一切電源，對(duì)直流系統(tǒng)沒有任何影響。
3、適用電壓等級(jí)多。直流系統(tǒng)220V、110V、48V、24V都可以使用。
4、適用范圍廣。任何類型電廠、變電站、煤礦、化工廠等供電部門都可使用。
5、攜帶方便，信號(hào)接收器自帶電池，無需外接電源，可以隨身攜帶到任何地方查找接地點(diǎn)。
6、直流系統(tǒng)不斷電查找接地點(diǎn)，不影響系統(tǒng)正常工作。
7、抗干擾能力強(qiáng)，克服了系統(tǒng)分布電容的影響。
8、智能化充電管理，減少充電時(shí)間，延長電池壽命。
2、工作原理（LYDCS-3000直流接地故障儀測試速度大大提高）
用于在不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。該儀器在原理上引入一種全新的探測方法----波形分析法，其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：檢測靈敏度高、排查系統(tǒng)分布電容能力強(qiáng)、不斷電查找、不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行、抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠等。
波形分析法，就是利用在直流母線與地之間加入一種特定的周期性電壓信號(hào)，通過卡鉗式探頭探測各支路電流，分析、計(jì)算電流信號(hào)基波與諧波的相位及相位差，進(jìn)而判斷是否存在接地故障及接地故障點(diǎn)。
本裝置由信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器和信號(hào)采集器（卡鉗）三部分組成。在查找直流系統(tǒng)故障時(shí)，三者須同時(shí)配合使用。
本信號(hào)發(fā)生器不采用傳統(tǒng)的LC或RC的振蕩電路，而采用全新的數(shù)字技術(shù)，因而具有信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)。該信號(hào)發(fā)生器由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大濾波電路、功率放大及隔直電路、輸出反饋及保護(hù)等部分組成，其實(shí)現(xiàn)原理圖如下：
信號(hào)發(fā)生器原理圖
信號(hào)接收器原理圖3、技術(shù)指標(biāo)（LYDCS-3000直流接地故障儀測試速度大大提高）
1、信號(hào)發(fā)生器
輸出信號(hào)頻率：2.5Hz
信號(hào)空載輸出電壓：±20V±5%
信號(hào)電壓幅值偏差：<5%
信號(hào)短路輸出電流：≤80mA
輸出口抗沖擊能力：400V直流沖擊
電源電壓：AC220V±10%
電壓頻率：50Hz±5%
輸入保險(xiǎn)：200mA
*大功率：3W
體積：300mm×270mm×200mm
2、信號(hào)接收器
信號(hào)電流檢測靈敏度：0.5mA
信號(hào)發(fā)生器阻抗：40KW
*大輸出電流：2.5毫安
接收器顯示：數(shù)字0-19
體積：210mm×100mm×32mm
A鉗口尺寸：Φ50mm
B鉗口尺寸：Φ7mm×9mm
3、整機(jī)
檢測*大接地電阻：300KΩ
檢測*大電容：20μF
接地電阻測量精度：0-4.5KΩ 偏差≤0.5KΩ
接地電容檢測范圍：3-60uF
接地電容測量精度：3-10uF 偏差≤1uF
4、結(jié)構(gòu)（LYDCS-3000直流接地故障儀測試速度大大提高）
1、整機(jī)構(gòu)成
①信號(hào)發(fā)生器 ②信號(hào)接收器 ③A鉗（大鉗）④B鉗（小鉗） ⑤信號(hào)輸出線 ⑥電源線
2、信號(hào)發(fā)生器（見圖1）
圖1 信號(hào)發(fā)生器面板圖示意圖【電源輸入】：信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)需要外接AC220V電源，該電源插座下部方框內(nèi)有一保險(xiǎn)絲（2A）。
【電源開關(guān)】：開機(jī)時(shí)將開關(guān)標(biāo)有“I"的一端按下，關(guān)機(jī)時(shí)將另一端標(biāo)有“O"的一端按下。
【輸出指示】：打開電源后信號(hào)發(fā)生器即開始輸出信號(hào)，信號(hào)輸出正常時(shí)，輸出指示燈會(huì)閃爍，表示有正常低頻電壓輸出。
【信號(hào)輸出】：信號(hào)輸出口。使用時(shí)插入輸出引線，通過其輸出信號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器的接入：
信號(hào)輸出引線插入信號(hào)發(fā)生器，紅夾夾母線，黑夾接地線。確定信號(hào)發(fā)生器正確接好后，打開信號(hào)發(fā)生器電源開關(guān)。
根據(jù)直流系統(tǒng)接地故障的情況，將信號(hào)發(fā)生器接到靠近蓄電池輸出端的母線和地線上。已檢測到有接地但回路走向較遠(yuǎn)的支路，為提高檢測精度，可把信號(hào)發(fā)生器接在離故障區(qū)域更近的支路始端的直流保險(xiǎn)出口處，或回路下面的直流小母線上。檢測時(shí)，應(yīng)使信號(hào)發(fā)生器始終接在直流支路的電源端，而故障檢測器和鉗表始終在直流支路的負(fù)荷端進(jìn)行檢測。
3、信號(hào)接收器
信號(hào)接收器面板(見圖２)
圖2 信號(hào)接收器面板圖【A鉗接口】：接標(biāo)記為“A"的接收鉗，此鉗為大鉗。
【B鉗接口】：接標(biāo)記為“B"的接收鉗，此鉗為小鉗。
【液晶屏】：點(diǎn)陣式液晶顯示器。
【電源開關(guān)】：開機(jī)或者關(guān)機(jī)均按“ON/OFF"鍵。
信號(hào)接收器的使用：
用卡鉗分別鉗在與故障母線相聯(lián)的各個(gè)主回路上，并分別看液晶顯示器顯示情況。絕緣值由低到高用0-19顯示，01表示絕緣較差，19表示絕緣良好。當(dāng)液晶顯示器顯示一較低的數(shù)值時(shí)，便可確定故障出現(xiàn)在此主回路上，然后再將卡鉗分別測與故障主回路相聯(lián)的各分支路，通過液晶顯示器狀態(tài)確定故障支路，依次類推，用同樣的方法便可找到*終的故障支路。
檢測出接地支路后，對(duì)具體接地故障點(diǎn)進(jìn)行定位檢測。用戶在檢測時(shí)，可以采取二分法進(jìn)行故障區(qū)域的檢測定位。在每次檢測后，故障區(qū)域均按二分取點(diǎn)方式進(jìn)行下一次的檢測定位，以便迅速地檢測出具體的接地故障點(diǎn)；假設(shè)在A處檢測時(shí)有接地狀況，在B處檢測時(shí)沒有接地狀況，就可以判斷接地故障點(diǎn)在A-B之間。同時(shí)可根據(jù)饋線電纜走向和設(shè)備連接情況，對(duì)故障支路的各個(gè)饋線入口分別進(jìn)行檢測，找出故障支路，進(jìn)一步將故障定位。
本儀器所配卡鉗可用來測量母線上的電流、饋線上的電流，其靈敏度很高。由于其靈敏度高，在手拿卡鉗抖動(dòng)時(shí)，可能因磁通變化而造成故障檢測儀顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。因此，測量時(shí)應(yīng)盡量拿穩(wěn)卡鉗或鉗住饋線后松開手，讓它固定在測試位置，直到測量到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)為止。
4、信號(hào)輸出線
紅色引線接故障母線端。黑色引線接地。紅色插頭插入信號(hào)發(fā)生器的“L"端，黑色插入“
" 
圖3 信號(hào)輸出線示意圖5、注意事項(xiàng)
由于裝置是精密儀器，在運(yùn)輸、使用和存放時(shí)要小心輕放，各部件要防止摔、跌等強(qiáng)烈震動(dòng)。
信號(hào)源應(yīng)加在故障母線和地上。
本儀器鉗型卡鉗只能卡直流回路不能卡交流回路。
當(dāng)各個(gè)支路都無明顯接地時(shí)，應(yīng)注意接地點(diǎn)是否在供電部分，例如蓄電池、充電機(jī)等部位。
在檢測過程中，鉗表和信號(hào)接收器不用時(shí)請(qǐng)關(guān)閉電源，以延長電池的使用時(shí)間。
信號(hào)接收器電量不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換電池，以提高檢測的準(zhǔn)確性。
由于鉗表的靈敏度很高，檢測時(shí)不要用手握鉗表，應(yīng)讓鉗表處于靜止?fàn)顟B(tài)，以免影響檢測準(zhǔn)確度。
歷時(shí)10余年，我們?cè)趪H上創(chuàng)造了了模塊化多電平的新一代UPFC技術(shù)，研制了《統(tǒng)一潮流控制器工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》等10項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了UPFC技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用推廣，建成南京西環(huán)網(wǎng)UPFC等工程。
新一代UPFC技術(shù)代表了當(dāng)前潮流控制的最高技術(shù)水平，具有國際推廣前景。然而，技術(shù)在國際推廣過程中遇到一系列問題，諸如國外同行對(duì)模塊化多電平UPFC技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用情況不了解；*技術(shù)的國際推廣應(yīng)用需要配套的國際標(biāo)準(zhǔn)，但新一代UPFC的國際應(yīng)用無相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)可遵循；智能裝備相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)編制形成統(tǒng)一意見難度大等。
為此，我們編寫了相關(guān)英文專著，由國際很有名的出版機(jī)構(gòu)愛思唯爾出版發(fā)行。專著的發(fā)行增強(qiáng)了新一代UPFC技術(shù)的國際影響力。同時(shí)，我們借助國際電工委員會(huì)（IEC）、國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）舉辦了9場新一代UPFC技術(shù)的國際研討會(huì)與專題報(bào)告會(huì)，向各國與會(huì)代表介紹了新一代UPFC技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用成效，獲得了廣泛共識(shí)。我們還基于新一代UPFC技術(shù)，在IEC、IEEE牽頭成立了UPFC標(biāo)準(zhǔn)工作組，主導(dǎo)編制IEC標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、IEEE標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，將我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)UPFC技術(shù)原則推向國際，助力我國*UPFC技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和裝備“走出去"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。依托標(biāo)準(zhǔn)研制的UPFC技術(shù)產(chǎn)品已在全國25個(gè)省份的電網(wǎng)投用，并出口至北美、東南亞。
2020年10月，UPFC系列標(biāo)準(zhǔn)作為唯依的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)榮獲2020年度中國標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這既是國家標(biāo)準(zhǔn)化管理機(jī)構(gòu)、有關(guān)專家和社會(huì)各界對(duì)UPFC自主創(chuàng)新成果的肯定，同時(shí)也是對(duì)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在帶領(lǐng)重要產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中所起的作用的認(rèn)可。
新一代UPFC技術(shù)成果是一個(gè)新起點(diǎn)。新型電力系統(tǒng)發(fā)展背景下，電網(wǎng)出現(xiàn)了廣泛的潮流控制需求和更豐富的潮流控制場景。目前，我們正在研發(fā)經(jīng)濟(jì)緊湊的可控移相器技術(shù)、裝備和標(biāo)準(zhǔn)，與新一代UPFC技術(shù)形成應(yīng)用場景互補(bǔ)，以滿足負(fù)荷密集地區(qū)電網(wǎng)廣泛的潮流控制需求，支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展。
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