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。     

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。     

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。     

统一潮流控制器协调控制技术的研究

统一潮流控制器(UPFC)是一种典型的柔性交流输电系统(FACTS)装置,它能通过其串联侧进行移相、节点电压等控制,还可以在并联侧对输电系统进行无功补偿.通过对三相换流器基本解耦控制方法的研究,得到UPFC串联、并联侧装置的控制方法,使得具有强烈非线性的UPFC控制更加灵活稳定和快速的特性,并具有很强的鲁棒性.通过仿真证实了该方法的可靠性.     

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.     

UPFC控制器及其物理实验装置的设计

在详细分析含UPFC的网络方程的基础上,描述了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.并提出了UPFC控制器物理实验装置的实现方案.为保证控制系统的响应速度,在控制器的设计中采用DSP芯片.     

适用于新型UPFC拓扑的电力系统潮流计算方法

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以灵活控制和调节电力系统运行状态,具有广泛的应用前景。然而,现有含UPFC的电力系统潮流计算方法大多是针对UPFC串联侧和并联侧接于同一母线的结构,而UPFC并联侧与串联侧接于不同母线时的潮流计算方法还有待深入研究。推导了上述两种情况下UPFC对交流网络的节点注入功率及其偏导,并提出了可在已有潮流计算程序中实现的、适用于新型UPFC拓扑的电力系统潮流计算方法。最后,通过PSS/E算例验证了所提方法的正确性和在实际系统中的适用性。     

统一潮流控制器功率解耦控制策略的研究

针对统一潮流控制器(UPFC)在调节电力线路潮流过程中存在的有功和无功功率相互影响等问题,通过分析UPFC数学模型,从UPFC实现传输线路潮流调节作用的角度出发,提出了并联变流器稳压控制、电压电流双闭环控制方法和串联变流器电压、电流、功率三环解耦控制策略,实现了UPFC直流电容电压恒定、输入端交流母线电压稳定和独立调节有功、无功潮流的功能。通过搭建UPFC并网仿真模型,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

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。     

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。     

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。     

考虑UPFC实时控制策略的电网功率调节能力研究

提出一种考虑统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)系统级和换流器级控制策略的线路功率调节能力计算方法,实现了电网正常运行和N-1情况下UPFC对线路潮流有效控制范围的计算。介绍了UPFC工程的控制策略,在考虑并联侧定电压控制和定无功控制特性的基础上实现潮流分析,并以南京西环网UPFC为例,基于江苏电网的实时运行数据对UPFC的实际潮流控制范围进行计算,为电网调度运行提供参考。     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。     

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。     

统一潮流控制器的平滑启动和停运策略

统一潮流控制器(UPFC)包含串联和并联两个部分,其并联部分与静止同步补偿器(STATCOM)类似,目前已有成熟的策略实现其启动和停运,但对于串联部分,尚缺乏对实现其平稳接入和退出交流系统的有效策略研究。文中对UPFC的结构和运行原理进行分析,通过并联部分对串联侧换流器进行部分充电,再通过串联侧换流器的主动充电策略将其充电至额定状态,以减小其解锁时对换流器的冲击;另一方面,通过串联侧换流器控制线路电流在串联变压器绕组和串联变压器旁路开关之间的平稳转移,使串联变压器旁路开关在零电流断开和闭合,以及使串联侧换流器在零功率闭锁,从而实现UPFC的平滑启动和停运。基于PSCAD的仿真结果表明,该策略可以使UPFC的启动和停运过程对交流系统基本无影响。     

基于模块化功率注入模型的含UPFC电力系统潮流算法研究

文章对统一潮流控制器(UPFC)的稳态模型和含UPFC电力系统潮流算法进行了研究。运用模块化的建模思想,将UPFC的并联端、串联端等效为节点功率注入,将直流耦合关系抽象成串联端和并联端直流功率的代数方程,建立了UPFC的潮流控制模型。基于该模型提出了含UPFC电力系统潮流的交替迭代算法,在求解系统潮流方程时,将UPFC用等效节点注入功率等值,在求解UPFC潮流方程时,将系统用恒定电压源代替。算法在PSD-PF潮流程序中得到了实现,基于IEEE 9系统和南京西环网实际工程的算例验证了文中模型及算法的正确性和有效性。     

含UPFC元件三相电力系统潮流模型和算法的研究

基于附加节点注入功率法,建立了统一潮流控制器( UPFC)在给定控制方式下的三相附加节点注入功率模型.在研究了UPFC 三相附加节点注入功率模型的基础上,运用三相解耦-补偿理论,对三相系统进行潮流计算.通过网络分析,说明了UPFC元件在改善系统的三相不平衡的作用.经算例仿真,验证了建立的UPFC三相潮流模型及运用算法的...     

含统一潮流控制器的电力系统次同步谐振特性

基于dq解耦矢量控制原理推导和建立了统一潮流控制器(UPFC)装置控制策略和仿真模型,该模型可快速跟踪UPFC有功/无功功率调节指令,还可有效调节直流电容电压、并联侧换流器接入节点交流电压。综合采用复转矩系数法和基于PSCAD/EMTDC的时域仿真方法研究了UPFC串/并联侧变压器-换流器投入运行前后,及UPFC输送功率不同时系统的次同步谐振(SSR)特性。研究发现,UPFC并联侧变压器-换流器对系统SSR特性影响很小,而UPFC串联侧变压器-换流器投入运行后会显著改变系统谐振特性;UPFC输送的有功/无功大小对系统的SSR特性影响很小。相关研究成果可为UPFC控制器设计及含UPFC和串补的输电系统规划和运行提供参考。     

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。     

UPFC三节点功率注入模型及其工程应用

实际工程中会出现UPFC并联侧换流变压器接入低电压等级母线的结构。对该结构的UPFC进行仿真分析时,采用现有模型无法体现出UPFC对低压母线及与之相连的变电站、线路的影响。为解决上述问题,提出了一种UPFC三节点功率注入模型,并采用注入功率法,推导了UPFC三节点功率注入模型的数学表达式。利用电力系统综合程序(PSASP)的用户自定义模型(UD)功能,搭建了UPFC三节点功率注入模型。该模型将UPFC并联侧功率注入到低压母线上,克服了现有模型无法体现UPFC对低压母线及与其相连变电站及线路影响的缺点。将其应用于采用该种UPFC接法的南京UPFC工程中进行仿真计算,结果验证了该UPFC模型的精确性和可信度。