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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

适用于双回线路的统一潮流控制器系统结构优化分析

统一潮流控制器(UPFC)可以快速灵活地控制线路的潮流,改善电网的潮流分布特性。对于国内大部分110kV及以上电网采用的双回线路结构,需要对双回线路同时进行潮流控制才能优化电网潮流,而目前已投运UPFC工程的系统结构均不适用于双回线路。文中以南京西环网应用UPFC工程为例,根据电网的实际应用需求,分析了双回线路UPFC控制的特点,给出了适用于双回线路应用UPFC工程的较优系统拓扑方案,该方案具有较好的可靠性、经济性和灵活性。     

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。     

封面简介

<正>国网苏州南部电网500 kV统一潮流控制器(UPFC)工程为迄今电压等级最高、容量最大的UPFC工程。工程设有三组换流器,单组容量250 MVA,采用背靠背的连接方式,串联侧两个换流器通过两个串联变压器接入木渎—梅里500kV双回线路,并联侧一个换流器通过并联变压器接入木渎500 kV母线。     

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。     

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。     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。     

UPFC接入对线路变化量方向元件的影响

统一潮流控制器（UPFC）可以实现线路潮流的灵活控制,改善系统运行方式,但UPFC的接入改变了线路电压的均匀分布,也给继电保护带来了一些问题。结合故障后UPFC的控制保护逻辑,研究了UPFC注入电压的暂态变化特征,针对不同故障位置推导了注入电压变化对变化量方向元件的影响机理,分析了UPFC接入对不同变化量方向元件的影响程度,指出当保护安装处位于故障点与UPFC接入点之间或者UPFC本体故障时,正序变化量、工频变化量方向元件的灵敏性会大幅下降。基于苏州南部电网500kV UPFC工程实际模型及参数,搭建了计及UPFC控保逻辑的RTDS仿真模型,通过仿真试验对理论分析结论进行了充分验证。     

UPFC动态模型在电力系统动态分析中的实现

在计及直流电容器动态的UPFC动态模型的基础上,引入交替迭代法实现 了UPFC动态模型与电力系统的接口。应用这种接口处理方法,对含UPFC的电力系统进行了动 态仿真分析。仿真过程中,UPFC的并联侧控制为定端电压控制和定直流电容电压控制,而串 联侧为定线路功率控制或定串联补偿控制。仿真结果表明在UPFC动态模型中计及电容器充 放电动态的必要性,以及接口算法的有效性。并且可以看出不同的控制系统下UPFC的控制性 能差别很大,反映了UPFC在系统中的应用效果对其控制系统的依赖性     

含新型统一潮流控制器的电力系统安全校正模型

统一潮流控制器(UPFC)串联侧和并联侧接于不同母线的新型拓扑使得UPFC的传统稳态模型难以适用,灵敏度类安全校正方法忽略了无功功率的影响,可能会引入新的不安全因素。基于此,提出一种适应性更强的UPFC稳态模型,并提出一种含UPFC的潮流计算优化模型。在考虑无功功率的影响后,引入0-1变量将安全校正问题转化为以调整设备数目最少和调整量最少为目标的多目标优化问题。然后,通过权重区分发电机节点和负荷节点,减少切负荷动作的发生。最后,利用极大值法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,降低模型求解难度。116节点实际等值系统的算例测试表明,所述安全校正模型可利用最少的调整设备和调整量,消除系统过载故障。UPFC参与调控可提高系统安全校正效率。     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

基于新负荷削减模型的UPFC优化配置

电力系统中使用统一潮流控制器(UPFC)可以明显改善运行状况.建立了UPFC的注入潮流模型和运行可靠性模型,以及UPFC安装费用和系统切负荷费用模型.基于运行可靠性模型提出了含UPFC的负荷削减模型,该模型通过UPFC的控制消除潮流越限和电压越限,以降低切负荷出现的概率,提高系统可靠性.最后给出了基于该模型的多UPFC配置方法,该方法的目标是在保证可靠性水平满足要求的前提下保证系统总费用最少.RTS 79系统的仿真表明,所提出的模型和配置方法优于传统模型和配置方法.