计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。     

内点法在计及UPFC无功/电压优化中的应用

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析。用IEEE-30节点系统进行了测试,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。结果表明该方法是可行的、有效的,取得了很好的效果。     

内点法在计及UPFC无功/电压优化中的应用

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性.基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析.用IEEE-30节点系统进行了测试,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性.结果表明该方法是可行的、有效的,取得了很好的效果.     

UPFC的选址及网损优化计算

在UPFC基本结构的基础上,将UPFC的作用以串联与并联电压源模型表示,并将其对网络的影响以等效注入功率模型表示.利用模态分析法确定系统电压和负荷能力的薄弱区域,建立UPFC控制参数对负荷因子的灵敏度,根据灵敏度的大小确定UPFC最佳安装位置.建立以平衡节点有功最小的含UPFC网损优化数学模型,利用模拟退火改进粒子群算法以增强全局搜索能力,获取了网损优化控制变量.以IEEE-14标准算例为例,计算了含UPFC的系统网损,验证了该模型和算法的有效性.     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

计及UPFC的电力系统网损优化控制研究

将统一潮流控制器(UPFC)等效为节点附加注入功率,控制变量增加了UPFC等值模型中串联电压源电压的幅值和相位,以及并联电流源电流的无功分量等控制参数,建立计及UPFC的无功优化模型。由UPFC控制参数与安装线路的电流和端点电压,推导出UPFC运行容量计算公式,结合UPFC价格与容量函数关系,确立UPFC参数与价格的数学关系,将其应用于无功优化研究,以收益最大为目标函数,分析UPFC的降损经济效益。以IEEE30节点系统为例进行仿真分析,结果表明,UPFC不仅具有良好的降损特性,而且获得的收益能够弥补自身价格昂贵的不足,具有实际应用价值。     

励磁系统中高压侧电压控制的优化

建立了以系统有功网损为最小的目标函数、电网潮流方程为约束条件、发电机升压变压器电抗为控制变量的高压侧电压控制模型。采用路径跟踪内点法进行优化,在此基础上对IEEE-30节点系统不同的运行状态进行计算。结果表明,高压侧电压控制（HSVC）优化方法可以有效地降低系统网损。     

计及统一潮流控制器的静态电压稳定裕度计算

基于自适应遗传算法,构造计及以统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的静态电压稳定裕度计算模型,以静态电压稳定裕度最大为目标函数,采用UPFC的功率注入模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接运用至连续潮流法中,对含UPFC控制参数在内的控制变量进行编码,对每个个体采用连续潮流进行计算,在不断改变控制变量的条件下进行寻优计算.算例就系统装设UPFC前后的静态电压稳定裕度的大小进行了比较,并给出了含UPFC参数的控制变量的最优解,结果表明该方法有效且可行.     

基于多场景变权多目标优化的UPFC在风电并网系统中的配置方案研究

风电出力与负荷的双向随机性使得电网潮流存在较大的不确定性,易造成电压失稳和线路传输功率过载等问题。统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以通过控制线路潮流和稳定节点电压,使风电并网系统运行的安全性、经济性大大增强。针对现有UPFC配置方法存在的未能充分考虑系统运行场景的不确定性及多场景下权重差异性的缺点,建立UPFC多场景变权多目标优化配置模型。利用K-means聚类方法对风电出力-负荷进行场景划分,以有功网损、电压偏移率和负载均衡度以及UPFC安装成本为优化目标,利用NSGA-II算法对UPFC的安装数量、位置、容量进行优化,并提出多场景熵权-层次分析法对Pareto解集排序,得出UPFC配置的最优方案。算例对IEEE 30节点系统进行仿真计算,验证了该模型和算法的正确性和有效性。     

考虑统一潮流控制器的电力系统状态估计算法

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。基于加权最小绝对值(WLAV)估计准则,将UPFC元件的作用等效为一系列电压和功率的约束,并运用内点法进行状态估计计算。该方法可以完全完整考虑UPFC元件对系统运行状态的影响,并能充分利用WLAV估计的抗差的特点,提高估计的精度。IEEE-14系统的算例仿真结果,验证了所提出算法的有效可行性。     

一种新型统一潮流控制器

传统统一潮流控制器（UPFC）价格昂贵,损耗高,谐波含量高,在电力系统中不能很好地推广使用。文中提出一种混合型UPFC,它由“Sen” Transformer（ST）和传统UPFC串联组成,ST通过控制普通的有载调压开关,实现360°离散可调串联电压,UPFC利用电力电子开关原理实现360°连续可调的串联电压,两者共同工作起到控制系统潮流的作用。与传统大容量UPFC相比,混合型UPFC使用小容量UPFC,能够达到大容量UPFC的潮流控制范围,具有成本低、效率高、电磁兼容性好、谐波含量低、易于实现的优点,解决了导致现阶段UPFC不能推广使用最为重要的成本问题。混合型UPFC是具有极高性价比和效率的潮流控制器件,具有广阔的应用前景。     

基于PSASP用户自定义的UPFC潮流控制模型

为建立与电力系统分析综合程序（PSASP）相适应的统一潮流控制器（UPFC）潮流控制模型,提出一种解耦控制方法。串联侧分别采用串联注入电压的q轴和d轴分量控制线路传输的有功功率和无功功率,并联侧基于瞬时功率理论,采用并联侧电流的q轴分量控制UPFC并联接入点母线电压,通过改变UPFC与网络接口节点的注入电流实现UPFC的潮流控制目标。在国内某500kV电网上进行了潮流控制计算,计算结果表明,所建立的模型正确、可行,完全可用于含UPFC的实际电网的工程研究和分析。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

UPFC运行点变化对电力系统稳定和控制性能的影响

统一潮流控制器(UPFC)的主要控制功能是潮流控制和电压控制,控制的水平由控制器的设定参考值决定。它们也是文中所指的UPFC的控制运行点,即UPFC安装线路上由UPFC调节达到的输送的有功和无功水平,以及安装母线上由UPFC控制达到的电压水平。文中讨论了UPFC控制运行点变化对电力系统稳定性的影响。同时还发现,控制运行点在较大程度上决定了控制器的控制性能和2个UPFC之间的交互影响。通过2个装有UPFC的电力系统的仿真结果证实了文中的讨论。     

含UPFC的电力系统最优潮流计算

由于UPFC能够控制母线电压和线路潮流,包含UPFC的电力系统最优潮流模型中须引入附加的等式约束和不等式的约束,增加了优化计算的复杂性,本文应用直接非线性原一对偶路径跟踪内点算法进行求解,并给出了3个试验系统的优化计算结果,验证该方法的有效性。     

含广义统一潮流控制器(GUPFC)的最优潮流模型和算法研究

广义统一潮流控制器(GUPFC)作为比统一潮流控制器(UPFC)控制能力更强大的FACTS装置，其对最优潮流(Optimal Power Flow)的影响需要深入地研究。根据GUPFC的控制原理，基于功率注入法建立了含GUPFC的OPF数学模型，并采用基于信赖域内点法的最优潮流算法予以求解。该算法采用多步中心校正原一对偶内点法连续求解线性规划子问题，通过信赖域决定线性化步长的选取。对IEEE30和118节点系统作了数值计算，结果表明，GUPFC不仅可控制节点电压而且可控制多条线路潮流，显示出强大的控制能力，同时也说明了含GUPFC的OPF数学模型和算法的可行性和有效性。     

计及统一潮流控制器的电力系统状态估计

应用灵活交流输电系统（FACTS）技术可对电力系统潮流进行灵活控制,从而充分发挥现有电力系统的潜力,其中统一潮流控制器（UPFC）是FACTS的重要组件之一。基于传统状态估计模型,通过利用UPFC的功率注入模型,将它对于状态估计的作用转移到所在线路的量测节点上,提出了计及UPFC的状态估计模型。该方法可以完整计及UPFC对电力系统的影响,同时能有效利用原有的状态估计算法程序。算例表明所提出的模型有效、可行,具有一定的实用价值。     

基于动态最优潮流的UPFC控制模式转换策略

摘要：南京西环网统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）是我国首个UPFC工程,实现了南京西环网潮流的灵活、精准控制。目前,国内外对于UPFC控制模式的研究多停留在工程投运前的控制站层面,针对工程投运后且具有全局优化能力的控制模式研究相对较少。因此,文章基于优化思想针对UPFC工程投运后的多时段、全局优化控制模式展开研究。首先,基于BPA和MATLAB联合调用对华东地区电网数据进行等值,得出南京西环网某典型日的多时间断面数据;然后,建立考虑负荷变化的含UPFC的动态最优潮流模型,并采用原对偶内点法进行求解;最后,提出针对不同负荷情况下UPFC控制模式转换策略,进一步提高了UPFC的经济性。