利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法

从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器(UPFC)提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器(PMRC),并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。     

利用多端统一潮流控制器阻尼多模态振荡

研究了多机系统中使用统一潮流控制器(UPFC)抑制电力系统多模态振荡的可行性.首先推导了作为UPFC概念延伸的多端统一潮流控制器(MUPFC)的非线性动态模型和线性化的Phillips-Heffron模型.利用UPFC和MUPFC具有多个控制回路的特点,提出在其多个控制回路上附加多个阻尼控制器来阻尼多模态振荡.通过模态分析,采用可控性指标对系统中的各个弱阻尼模态选取有效的控制回路,并设计了附加阻尼控制器.仿真结果表明,通过该方法确定的在一个UPFC或MUPFC上设置的多个附加阻尼控制器能够成功实现对电力系统多模态振荡的抑制.     

基于遗传算法的UPFC模糊阻尼控制器参数优化及与梯度下降法的比较

设计了一种统一潮流控制器（UPFC）模糊辅助控制器,能够阻尼互联系统之间功率低频振荡．分别使用遗传算法和梯度下降法实现了模糊阻尼控制器（FDC）的参数优化。建立了UPFC的频域模型,给出了主控制和辅助控制的框图。推导了模糊阻尼控制器参数优化的公式。互联多机系统算例显示了2种优化方法都具有很好的收敛性。且结果吻合,同时由这2种方法优化的阻尼控制器能够很好地阻尼系统的功率振荡。且比传统的基于线性系统设计的辅助控制器在不同的系统运行方式和振荡模式下具有更好的鲁棒性。     

高压直流附加控制对强迫振荡的抑制作用

强迫振荡成为电网动态稳定的主要问题之一,可能引起区域联络线有功功率大幅振荡。分析了多机系统强迫振荡的原理,设计了高压直流附加阻尼控制器,分析了不同扰动源位置、频率以及直流输送功率下高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果。2区4机交直流系统的仿真结果表明,高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果与扰动源位置关系不大,主要取决于扰动源频率和直流输电功率水平;当扰动源频率等于区域间振荡频率时,抑制效果最佳;直流输送功率越大,强迫振荡的抑制效果越好。     

基于转矩面积的UPFC稳定控制器优化设计

通过推导统一潮流控制器(UPFC)稳定控制器的状态方程,分析了UPFC稳定控制器对同步发电机电磁转矩的影响。同步发电机的同步转矩分量和阻尼转矩分量是影响电力系统稳定性最直接的因素。考虑到利用UPFC稳定控制器提高系统阻尼转矩时有可能会恶化系统的同步转矩,文中利用转矩面积对UPFC稳定控制器进行了优化设计,较大的转矩面积可以确保同步发电机同时拥有足够的同步转矩和阻尼转矩。优化后的UPFC稳定控制器在提高系统阻尼转矩的同时,改善了系统的同步转矩,从而有效提高系统的稳定水平。最后给出一个算例进行验证,EMTDC的仿真结果证实了该方法的有效性。     

UPFC稳定控制器的研究及应用

在统一潮流控制器(UPFC)上加装稳定控制器,可以提高弱阻尼系统的阻尼水平,但是稳定控制器安装位置及反馈信号的选择对控制效果影响较大.建立了包含稳定控制器的UPFC的9阶数学模型,该模型考虑了直流电容的动态响应,并且包括了并联侧的电压控制及串联侧的功率控制,可比较详细地反映稳定控制器对UPFC性能的影响,稳定控制器可根据需要安装在UPFC的并联侧或串联侧.基于该UPFC数学模型,在装设了UPFC的弱阻尼连接多机系统中,推导全系统的状态方程,利用全系统状态方程的信息计算UPFC稳定控制器的最佳安装位置及有效的反馈信号,然后使用计算结果设计相应的UPFC稳定控制器.使用EMTDC对一个装设有UPFC两区域弱阻尼连接系统进行了仿真计算,仿真结果表明,利用所提方法设计的UPFC稳定控制器可以明显提高该系统的阻尼水平.     

双馈风电场并网系统中UPFC阻尼控制策略研究

具有电压支撑、功率调节功能的统一潮流控制器(UPFC)在双馈风电场并网系统中发挥重要作用。基于含有UPFC的单机无穷大系统数学模型,分析了UPFC对系统阻尼特性的作用,指出UPFC串并联侧注入电压电流和发电机转速偏差正相关能够提高系统阻尼系数,在此基础提出了一种附加转速偏差信号的阻尼控制方法。该策略可实现电力系统稳态时电压和功率严格跟踪参考值,系统受到扰动时可以维持电压和功率在允许范围内波动,同时提高系统的稳定性,增强系统抑制振荡的能力。基于DIgSILENT仿真平台搭建标准三机九节点系统作为等效测试模型,验证了改进的UPFC控制方法的有效性。     

统一潮流控制器附加阻尼抑制次同步谐振的理论与仿真

随着串联电容补偿输电的推广应用,中国电力系统面临着严峻的次同步谐振(SSR)问题。针对SSR问题,文中基于采用电流控制模式的统一潮流控制器(UPFC),提出了一种UPFC附加阻尼控制抑制SSR的方法;首先选择了附加阻尼控制信号接入UPFC控制器的位置,然后设计了UPFC附加次同步阻尼控制器(SSDC),并推导了其抑制系统SSR的机理,且所设计的SSDC采用了模态分离控制以达到抑制多模态SSR的目的。最后,综合利用复转矩系数和时域仿真的方法,对所设计的UPFC装置SSDC抑制SSR的有效性进行了分析和仿真。结果表明,所设计的SSDC在有效抑制SSR的同时,不会影响系统和UPFC装置的正常运行。     

并网统一潮流控制器影响系统机电振荡模式的阻尼转矩分析

区别于传统统一潮流控制器(UPFC)的附加阻尼控制,从UPFC的电压源换流器的控制特性角度,研究并网UPFC对系统机电振荡模式的动态影响。并网UPFC能够改变系统潮流分布,并与电力系统发生动态交互。UPFC影响系统机电模式主要有两个方面:一是UPFC调节系统潮流分布,影响系统机电模式;二是UPFC与系统同步机之间的动态交互作用影响系统机电模式。新建立的一种含UPFC的多机电力系统"闭环控制系统"型线性化状态空间模型,该模型将UPFC在电力系统中视为多输入—多输出的"功率—电压"型反馈控制器。在所提出该模型的基础上,应用阻尼转矩分析理论量化分析了UPFC与系统的动态交互作用对电力系统机电振荡模式的影响。采用经典的新英格兰10机算例系统,详细分析了UPFC稳态潮流调节、UPFC控制系统动态特性对系统机电模式的影响。非线性仿真验证了所得结论的正确性。     

UPFC的模糊调制控制研究

以统一潮流控制器（UPFC）为研究对象,针对其调制控制,引入模糊技术,设计了模糊调制控制器,以抑制互联电力系统联络线功率振荡,改善系统的动态稳定性。给出了模糊调制控制器的结构,运用梯度下降法对模糊控制器的关键参数进行了优化。结合UPFC具有串、并联元件的特点,提出了模糊联合调制控制器,相对于单一元件调制控制,可更有效地阻尼功率振荡。多机系统仿真结果表明模糊调制控制器能有效地抑制振荡,并且在运行工况改变时性能优于线性调制控制器,而联合调制又优于单一元件调制。     

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。     

基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和 UPFC位置协调优化

针对风火打捆(wind-thermal-bundled, WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping, POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm, MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。     

UPFC改善含风电电力系统阻尼特性分析

风力发电并网容量的提高对电力系统阻尼特性的影响越来越明显,需研究相关措施来改善风电并网后系统阻尼特性。构建了含统一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)的风电并网系统数学模型,设计了UPFC附加功率振荡阻尼控制器,以IEEE 2区域4机系统为例,从特征根分析和动态时域仿真两方面系统地分析了所提UPFC对含风电电力系统阻尼特性的改善效果。研究结果表明,所设计的UPFC增强了含风电电力系统的阻尼效果,使互联系统在高联络线传输功率下仍可稳定运行。     

Damping forced oscillations in power system via interline power flow controller with additional repetitive control

With the continuous expansion of power systems and the application of power electronic equipment, forced oscillation has become one of the key problems in terms of system safety and stability. In this paper, an interline power flow controller (IPFC) is used as a power suppression carrier and its mechanism is analyzed using the linearized state-space method to improve the system damping ratio. It is shown that although the IPFC can suppress forced oscillation with well-designed parameters, its capability of improving the system damping ratio is limited. Thus, combined with the repetitive control method, an additional repetitive controller (ARC) is proposed to further dampen the forced power oscillation. The ARC control scheme is characterized by outstanding tracking performance to a system steady reference value, and the main IPFC controller with the ARC can provide higher damping, and further reduce the amplitude of oscillations to zero compared with a supplementary damping controller (SDC). Simulation results show that the IPFC with an ARC can not only greatly reduce the oscillation amplitude, but also actively output the compensation power according to the reference value of the ARC tracking system.     

抑制区域间低频振荡的UPFC模糊滑模控制器

低频振荡是区域互联电力系统面对的重要问题。从暂态能量的角度对区域间低频振荡进行了分析,并以暂态能量函数下降为目标,分析了统一潮流控制器(UPFC)抑制区域间低频振荡的原理。进而设计了UPFC抑制区域间低频振荡的模糊滑模控制策略。该策略采用区域联络线电气量作为输入信号,构造滑模控制的切换函数,然后通过模糊控制器输出控制信号,改变UPFC串联侧输出电压,抑制低频振荡。该方法兼具滑模控制与模糊控制的优点,经四机两区域系统仿真分析,验证了所提抑制策略的有效性。     

装有统一潮流控制器的多机电力系统Phillips—Heffron模型及其应用

建立了装有统一潮流控制器的多机电力系统Phillips-Heffron模型,并通过一实例演示了Phillips-Heffron模型的如下应用：①研究统一潮流控制器的各种控制对电力系统振荡稳定性的影响;②设计统一潮流控制器的阻尼控制。     

UPFC抑制电力系统低频振荡的参数优化研究

为研究统一潮流控制器(UPFC)用于抑制电力系统低频振荡的效果,采用PID控制策略设计了UPFC,并利用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)分别对UPFC参数进行了优化。对含UPFC的单机无穷大系统进行仿真,仿真结果显示,UPFC对阻尼电力系统低频振荡起到一定的作用,经过参数优化后系统的暂态变短,相关量的波动降低,且粒子群优化算法用于抑制阻尼电力系统低频振荡的效果优于遗传算法。     

统一潮流控制器(UPFC)对次同步振荡的影响及抑制策略

FACTS等快速控制装置在一定条件下可能激发电力系统的次同步振荡问题,导致发电机轴系失稳,造成重大事故,危害电力系统的安全稳定运行。UPFC作为一种新型FACTS元件,虽然能实现母线电压控制和线路有功、无功功率的调节,但对次同步振荡影响的研究较少。同时,目前的UPFC阻尼控制器多针对低频振荡模态。故在搭建UPFC模型的基础上,运用测试信号法,研究了系统运行参数和UPFC电压有功控制等对次同步振荡的影响,并设计了相应的UPFC附加阻尼控制器。在IEEE第二标准测试系统上的计算机仿真说明,该控制器能有效提高多个扭振模态的电气阻尼,抑制系统的次同步振荡。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。