基于PSASP的UPFC潮流控制建模与仿真

为了将统一潮流控制器UPFC(unified power flow controlle)r嵌入到商业软件中,采用节点注入电流法建立了UPFC的潮流控制模型。该模型通过控制UPFC串联侧节点的注入电流和并联侧节点的无功注入电流来控制线路潮流和UPFC接入点母线电压,其中,串联侧节点的注入电流通过功率目标方程直接求取,并联侧节点的无功注入电流通过引入被控母线电压的参考值与实际值的偏差求得。基于电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package)进行了算例研究,结果表明所建模型能有效实现UPFC的潮流控制作用,且具有较快的潮流追踪速度和较高的收敛精度。对其他FACTS(flexible AC transmission system)器件的控制建模具有一定的参考价值。     

UPFC控制器的设计

采用功率模型描述含UPFC的网络方程,在该网络方程基础上并联侧采用电压控制/无功电流控制,串联侧采用自动潮流控制/电压注入的控制策略。提出了UPFC控制器物理实验装置的实现方案。仿真结果证明采用该方法,UPFC能快速有效地改善系统的电压和潮流。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调节能力分析

研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，用q轴分量控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使UPFC有良好的潮流调节性能。     

统一潮流调节器实验装置的研究

描述了确定统一潮流装置(UPFC)参数的详细方法和步骤,按UPFC的功率模型确定了串联侧注入输电线路的电压幅值和相角、流过串联变换器的电流、并联侧变换器向系统注入的电流、串并联侧交换的有功功率、UPFC串联侧出口电压和并联侧接入母线电压的运行约束值.一套15kVA用于动模系统试验装置的基于EMTDC的仿真结果证明了在满足运行约束条件下,UPFC能快速有效的改善系统的电压和潮流.     

基于节点电流注入法的UPFC潮流控制新方法研究

提出了一种基于节点电流注入法的改进的统一潮流控制器潮流控制的新方法:串联侧基于电流预测法实现对线路有功、无功功率的控制,并联侧用无功注入电流控制母线电压。利用电力系统综合程序(PSASP)的用户程序接口(UPI)功能,用C++语言编写了UPFC潮流控制模型的用户程序,与潮流程序交替求解,实现UPFC的控制功能。通过算例验证了该方法的正确性及有效性。所建模型无需改变UPFC两侧接入点的节点类型,控制灵活;基于节点电流注入法的思想对柔性交流输电系统控制器与其他商业软件的接口有借鉴意义。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调控性能分析

本文研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡以及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，而用q轴分量来控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。最后实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使得UPFC有良好的潮流调节性能。     

UPFC并联侧双环控制策略的研究

从统一潮流控制器（UPFC）并联侧系统数学模型出发,设计了UPFC并联侧双环控制系统,内环用电流解耦控制器实现dq轴电流解耦,外环用d轴控制直流电容电压,q轴控制节点电压的PI控制方式,同时加入电流前馈控制环节和电流反馈控制环节,提高了系统精度和响应速度。仿真系统采用高电压等级,并使用标幺值方法分析和计算各类控制器的参数,通过仿真验证了所设计系统的准确性和有效性。     

用于电网稳态和暂态分析的统一潮流控制器模型

采用常规潮计算程序实现含统一潮流控制器（UPFC）电网的潮流计划，用节电流注入法建立了UPFC的动态模型，并用电力系统分析综合程序（PSASP）提供的用户模型自定义功能，构造了适合于PSASP，可用于含有UPFC电网的稳态和暂态稳定仿真模型，通过对华东电网UPFC的初步分析，证明模型应用于实际电网是可行的。     

UPFC装置参数设计研究

设计了一套统一潮流控制器装置,确定它的装置容量后,按其功率模型确定了串联侧注入输电线路的电压幅值、流过串联变换器的电流、并联侧变换器向系统注入的电流、串并联侧交换的有功功率、UPFC串联侧出口电压和并联侧接入母线电压的运行约束值。一套15kVA用于动模系统试验装置的仿真结果证明了在满足运行约束条件下,本文所设计的UPFC能快速有效改善系统的电压和潮流。     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

统一潮流控制器的分析与控制策略

文中分析了统一潮流控制器（UPFC）系统的电压、无功功率和有功功率的平衡,得到了与UPFC控制相关的2个重要结论。首先,分析表明在UPFC输入端电压保持不变的情况下,线路无功潮流的变化实际上是由并联变换器提供的;其次,UPFC端电压既可以从发送端控制也可以从接收端控制。基于以上分析,提出了一种新颖的UPFC控制策略。在该策略中并联变换器控制UPFC直流母线电压和输电线无功潮流,而串联变换器控制UPFC输入端母线电压幅值和输电线有功潮流。同时,在控制系统中加入有功／无功功率协调控制,可在潮流调节中获得良好的静态、动态性能。最后,通过实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

考虑静态电压稳定裕度的含UPFC最优潮流计算方法研究

提出一种考虑静态电压稳定裕度的含统一潮流控制器(UPFC)最优潮流计算模型及方法。模型中增加了局部电网的静态电压稳定裕度约束和UPFC运行约束条件,以及UPFC串联和并联侧等效电压源的幅值、相角等自变量。基于Benders分解法将模型分解为主模型和子模型,其中,主模型为典型的含UPFC最优潮流模型,子模型为静态电压稳定计算模型,通过Benders割建立主子模型间的协调优化,最终实现了整个模型的求解。以苏州南部500 k V为例进行仿真计算,结果验证了文中模型及算法的有效性。     

UPFC控制及动态特性实验研究

基于传统的比例—积分控制,提出了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)并、串联侧解耦的系统级控制策略,其控制目的是在并联侧维持UPFC并入点的交流电压和直流侧电容电压,在串联侧控制线路有功、无功潮流。文章首先介绍了所研制的UPFC实验系统平台,并在此基础上详细地给出了UPFC系统级控制器的硬件实现,实验平台的通用性决定了不同控制策略可以较容易地实现。为验证所提出的控制策略的控制效果,文中将UPFC实验装置嵌入至自行搭制的等效双机实验系统中,实验结果与 PSCAD/EMT DC仿真环境下的时域动态仿真结果十分相似,从而得到了良好的UPFC动态特性。     

Unified power flow controller based on two shunt converters and a series capacitor

In this paper a novel configuration of unified power flow controller (UPFC) which consists of two shunt converters and a series capacitor is proposed. In this configuration, a series capacitor is used between two shunt converters to inject desired series voltage. As a result, it is possible to control the active and reactive power flow as same as the conventional configuration of UPFC. The main advantage of the proposed UPFC in comparison with the conventional configuration is injection of a series voltage waveform with a very low total harmonic distortion (THD). Also, using two shunt converters instead of a series and a shunt converters, results in reduction of design efforts and simplification of control, measuring and protection strategies. An optimal control strategy based on the discrete model of converters is applied to shunt converters. The proposed UPFC is simulated using PSCAD/EMTDC and MATLAB software and simulation results are presented to validate the effectiveness of the novel configuration of UPFC. Also, the experimental results which are obtained from an experimental set-up are presented.     

UPFC控制方法研究

论文通过开关函数建模法确定统一潮流控制器(UPFC)的数学模型；在park变换的基础上，基于预测电流设计UPFC的d-q轴解耦控制方案。论文利用电压空间矢量脉宽调制法推导出UPFC各桥臂电力电子器件的开关状态。考虑到UPFC中间直流电容上电压控制的重要性，论文在传统PID控制的基础上，设计模糊自适应PID控制策略；MATLAB仿真结果表明，控制方案能有效地提高直流电容上电压的稳定性，改善功率波形，取得了类似扩大电容容量后的效果。系统可供同类设计参考。