灵活交流输电系统技术及其应用(二)

灵活交流输电系统技术及其应用（二）陈淮金（河海大学，南京）（续上期）４统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）前述几种ＦＡＣＴＳ装置，如ＴＣＳＣ、ＴＣＰＳ、ＳＶＣ等，其功能是单一的。如ＴＣＳＣ仅控制线路的阻抗，ＴＣＰＳ仅控制线路的功率角，而ＳＶＣ只能通过控制所发无...     

FACTS元件的动态特性分析

ＦＡＣＴＳ（柔性交流输电系统）元件在系统中具有良好的动态特性,充分了解这些特性可以更好地发挥其调节系统潮流、提高系统暂态稳定性的作用。研究了ＵＰＦＣ（统一潮流控制器）的动态可行域,指出了ＵＰＦＣ的动态可行域为类似于椭圆的区域。研究了电力系统中多个ＦＡＣＴＳ元件动态之间的相互影响,仿真分析表明ＦＡＣＴＳ元件之间存在控制协调问题。由于目前电力系统通信技术的局限性,实现ＦＡＣＴＳ元件之间的协调控制有一定     

UPFC模型的CusPow控制器研究

提出ＵＰＦＣ模型的定制电力（ＣｕｓＰｏｗ）控制器与ＵＰＦＣ模型的ＦＡＣＴＳ控制器不但在概念上,而且在本质上是截然不同的两类控制器。ＵＰＦＣ模型应用于ＦＡＣＴＳ控制器的研究相当流行,但应用于ＣｕｓＰｏｗ控制器的研究并不多见．文中提出了ＵＰＦＣ模型的ＣｕｓＰｏｗ控制器的设计思想和实现方法。该控制器可以对配网特定馈线补偿电压和抑制电压波动。     

统一潮流控制器对继电保护运行影响的仿真研究

利用基于实际法建立的ＲＡＺＦＥ型距离保护的仿真软件,对含有统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）的交流系统进行了仿真计算,并通过设置不同类型的故障,将此系统与普通的交流输电系统,继电保护装置的动作行国进行分析比较,发现ＵＰＦＣ安装在保护线路的背后时,保护动作信息将有所变化,但不影响保护的正确动作,这种将保护装置的数字仿真与含有ＵＰＦＣ的ＦＡＣＴＳ系统的数字仿真相结合的方式,为研究ＦＡＣＴＳ元件的输电系统原有继     

基于PSASP程序的FACTS潮流建模

基于注入功率法分别建立统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）和可控串联电容补偿器（ＴＣＰＳ）的潮流模型,并利用电力系统分析综合程序（ＰＳＡＳＰ６．０）提供的用户自定义模型和用户程序接口构造了适合于ＰＳＡＳＰ的相应的潮流算法,可以用来分析灵活交流输电技术（ＦＡＣＴＳ）在给定控制变量和控制目标下的潮流收敛特性。ＩＥＥＥ１４节点系统作为算例被用来研究不同控制方式下的系统潮流特性,计算结果证明了模型的合理性。     

三电平四重化换流器的应用及输出波形仿真分析

介绍了多电平多重化换流器在ＦＡＣＴＳ装置中的应用,以世界上第一套潮流控制器（ＵＰＦＣ）中使用的三电分析了其在基本工况和输出电压调节时的电压波形。     

统一潮流控制器：FACTS装置的最新发展

本文简要介绍了ＵＰＦＣ的是而分析其对潮流的控制作用和对暂态稳定的控制作用,并与其它的ＦＡＣＴＳ装置的性能进行了比较,结果说明ＵＰＦＣ是最为理想的ＦＡＣＴＳ装置。     

用于电力系统仿真的潮流控制器模型

本文描述了—族基于可关断晶闸管（ＧＴＯ）电压源逆变器的电力系统控制装置，介绍了静补（ＳＴＡＴＣＯＮ）、串联潮流控制器（ＳＰＦＣ）和统一潮流控制器（ＵＰＣ）的稳态模型。静补是由美国的ＥＰＲＩ、ＴＶＡ和西屋科技中心联合开发的基于逆变器的并联装置、不久它将被安装在ＴＶＡ的１６ｌｋＶ输电系统上用于控制线路电压。而串联潮流控制器和统一潮流控制器则代表了静补在串联应用方面的拓展。这些装置的建模可以结合到现有的大型电力系统分析程序之中供系统稳态研究使用。ＩＥＥＥ的３０母线试验系统的仿真结果证明了这些电压源潮流控制装置的稳态性能。ＵＰＦＣ具有能同时对线路的有功与无功潮流独立地进行控制的能力，可以认为它特别适用厂输电潮流控制。     

含UPFC电力系统的潮流计算研究

柔性交流输电技术可灵活地控制和调节电力系统的运行状态;统一潮流控制器是ＦＡＣＴＳ的重要构成元件之一;为此着重介绍了含ＵＰＦＣ的电力系统潮流计算的数学模型和计算方法,并给出相应算例。     

联合电力潮控制器(UPFC)在美国电力公司投运

联合电力潮控制器（ＵＰＦＣ）在美国电力公司投运徐叔梅电力部电力科学研究院,１０００８５北京全世界输电事业正处于大转变之中。这就需要在继续可靠并高质量供电的基础上,以新技术来推动这种转变。灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）就是这种新技术中的一种,而联合潮流...     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于直流侧电容电压弱控制策略的UPFC二阶段控制器设计

在分析常用直流侧电容电压控制方法的基础上，确定了直流侧电容电压强控制的概念，并相应地提出了直流侧电容电压弱控制策略。该策略能够利用UPFC直流侧电容吸收部分暂态能量，从而加速故障后线路上潮流稳定过程。基于直流侧电容电压弱控制的概念，结合线性最优控制方法，给出了相应的弱-强二阶段控制器设计实例及仿真结果。仿真实验表明，在系统发生三相对称短路故障时，该控制策略能够迅速地稳定被控线路的潮流和UPFC接入点的母线电压。该文提出的直流侧电容电压弱控制方式可与任一成熟的UPFC控制策略共同工作，以达到进一步改善控制效果的目的。     

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。     

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。     

Real and reactive power coordination for a unified power flow controller

This paper proposes a new real and reactive power coordination controller for a unified power flow controller (UPFC). The basic control for the UPFC is such that the series converter of the UPFC controls the transmission line real/reactive power flow and the shunt converter of the UPFC controls the UPFC bus voltage/shunt reactive power and the DC link capacitor voltage. In steady state, the real power demand of the series converter is supplied by the shunt converter of the UPFC. To avoid instability/loss of DC link capacitor voltage during transient conditions, a new real power coordination controller has been designed. The need for reactive power coordination controller for UPFC arises from the fact that excessive bus voltage (the bus to which the shunt converter is connected) excursions occur during reactive power transfers. A new reactive power coordination controller has been designed to limit excessive voltage excursions during reactive power transfers. PSCAD-EMTDC simulation results have been presented to show the improvement in the performance of the UPFC control with the proposed real power and reactive power coordination controller.     

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。