统一潮流控制器功率控制特性的分析

统一潮流控制器（UPFC）的控制规律的求取是UPFC装置实现其功能的关键,而研究UPFC的功率特性是解决UPFC控制问题的前提。本文通过控制量与被控制量之间灵敏度分析的方法,分析了UPFC的功率控制特性和多相UPFC功率特性间的相互影响,通过实际潮流计算结果和线性化后所得结果的数值比较,表明了所选取的UPFC的控制变量对电力系统的潮流控制作用趋向于线性。     

基于连续潮流法分析UPFC对电力系统潮流的控制

统一潮流控制器（UPFC）作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段。采用基于功率注入法的统一潮流控制器（UPFC）稳态模型,结合连续潮流法分析了UPFC在电力系统中的潮流控制特性。最后算例表明,UPFC可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性。     

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。     

南京电网UPFC潮流控制特性的综合性研究

中国第一台统一潮流控制器(UPFC)已于2015年底在江苏南京建成并投入实际运行。未安装UPFC之前,南京主城西部电网面临着主要输电走廊潮流分布不均衡的问题。南京UPFC通过调节铁北—晓庄220 k V安装线路的传输功率,改善整个南京西部电网潮流分布。主要针对南京UPFC强大的潮流控制特性展开综合性的研究。首先,依据潮流控制基本原理,详细推导了UPFC潮流控制方程。其次,依据南京电网实际运行数据,推算出南京UPFC潮流控制域,探究潮流控制域内调节功率变化对于控制参数的影响规律;计算分析南京UPFC提高线路传输功率和平衡潮流分布能力的大小,以及南京电网负荷中心容量提升上限。最后,通过计算含UPFC的电力系统最优潮流(OPF),分析得出南京UPFC潮流控制域内调节功率的改变对OPF计算结果的影响规律。     

柔性交流输电电力系统潮流计算研究

柔性交流输电技术(FACTS)发挥着越来越重要的作用。UPFC可对电力系统潮流及电压进行有效控制,是一种理想的FACTS装置。由于其既存在有源并联支路又存在有源串联支路,当进行含UPFC装置电力系统潮流计算时,UPFC的处理较为复杂。本文根据UPFC功率交换特性,提出了一种较为简化的含UPFC装置电力系统潮流计算方法。     

UPFC潮流控制与优化的研究

FACTS对电力系统暂态的控制作用已被广泛认可,但对稳态方面的作用仍需要进一步的研究。文中基于功率注入法,建立了统一潮流控制器（UPFC）的稳态模型,分析了UPFC的潮流控制特性,同时通过三维立体图像形象地显示出UPFC的控制范围。基于该模型,UPFC的潮流控制研究可转化为一个优化问题的求解。通过求解最优潮流问题可得到UPFC所在支路的传输功率、系统发电费用和系统网损。IEEE-14和IEEE-30节点系统的优化结果表明：UPFC对系统局部范围内的潮流有相当大的调节作用,但对于系统范围内的经济性目标却作用有限。这说明UPFC稳态控制能力依赖于系统的运行目标,因此UPFC在稳态下的最佳控制策略应该是与相应运行方式相结合的区域目标下的优化控制。该结论对UPFC的选址也有一定的参考价值。     

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。     

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。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调控性能分析

本文研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡以及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，而用q轴分量来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。最后实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使得UPFC有良好的潮流调节性能。     

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。     

旋转潮流控制器与统一潮流控制器和Sen Transformer的对比

潮流控制器能够优化电力系统的潮流分布,提高电力系统的稳定极限。目前主要有3种典型的潮流控制器,分别是旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和Sen Transformer(ST)。由于3种潮流控制器的机理各不相同,因此控制特性也各有差异。为此,研究了3种潮流控制器的工作原理,并分析了潮流控制器对输电系统功率特性的影响。在此基础上,从稳态控制特性、暂态控制特性、成本与损耗方面对3种潮流控制器进行了对比分析和仿真,总结了各自的优劣和适用场合,并指出了RPFC在电力系统潮流控制中的应用前景。UPFC控制性能很强,但成本高,承受故障能力弱;ST成本很低,但控制性能差;RPFC应用于电力系统的潮流控制具有较高的性价比,能够满足大多数情况下电力系统对潮流控制的要求,具有很好的应用前景。     

统一潮流控制器功率控制特性的分析

统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）控制规律的求取是ＵＰＦＣ装置实现其功能的关键,而研究ＵＰＦＣ的功率特性是解决ＵＰＦＣ控制问题的前提,为此建立了含ＵＰＦＣ的电力系统稳态模型,通过合理地选取控制变量,将状态方程线性化,分析了ＵＰＦＣ的功率控制特性和多个ＵＰＦＣ功率特性间的相互影响程度。通过实际潮流计算结果与线化后所得结果的比较,表明ＵＰＦＣ对电力系统的作用是趋于线性的。     

UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化,针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统,然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE 118节点系统的仿真对比结果表明,所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷,有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化,在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外,该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的柔性交流输电系统(flexibleAC transmission system,FACTS)装置。     

用UPFC提高交流输电能力的方法研究

提高交流输电系统输电能力是电力系统的重要发展方向。UPFC是FACTS中的典型装置,能有效控制交流电力系统参数。基于功率注入法,提出了一种考虑UPFC的输电系统潮流控制方法,讨论了UPFC的稳定控制域。该方法在不改变传统雅可比矩阵结构的同时,修正雅可比矩阵相应元素,联立潮流控制目标,利用传统潮流方法求解支路潮流。仿真结果表明在稳态条件下UPFC能在较大范围内灵活控制支路潮流,验证了本算法的有效性。     

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PSASP的UPFC自定义模型在西南电网的应用仿真

采用功率注入法和电流注入法,在PSASP下实现UPFC自定义潮流模型与暂稳模型搭建。给出了川渝断面UPFC安装容量与改变潮流分布的关系,计算了川渝断面动态特性。计算结果表明,UPFC对于改善川渝断面潮流分布有一定作用,但是安装在功率输送通道上的UPFC,单位容量改变所安装通道的潮流不到0.5单位,杠杆作用小。通过串并联侧控制,UPFC对改善功率、电压振荡效果较明显。     

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。     

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。     

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。     

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。