含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究

提出了一种新的含UPFC装置的电力系统动态混合仿真接口算法，算法中对UPFC采用动态相量建模，对电力系统网络则采用成熟的机电暂态仿真。仿真中UPFC并联侧采用定交流母线电压控制和定直流电容电压控制，串联侧采用定线路潮流控制。文中推导了UPFC的动态相量模型，讨论了与网络机电暂态模型的接口算法。研究分析和算例仿真表明：使用动态相量建模可精确地仿真UPFC的电磁暂态（EMT）过程，且仿真速度快；文中所提混合仿真方案能保证较快的仿真速度和优良的仿真精度，具有较好的收敛性，且可用于含UPFC等FACTS装置的系统发生不对称故障时的暂态稳定分析。     

多变量统一潮流控制器最佳变量配对选择的研究

利用控制理论中的相对增益矩阵（RGA）方法对统一潮流控制器（UPFC）的多个控制回路间的耦合程度进行了定量分析，确定了UPFC的最佳变量配对关系。在此配对方案下UPFC控制回路间的耦合程度非常薄弱，因而不需采取解耦措施即可实现协调控制，简化了UPFC控制规律的设计。分析结果表明最佳变量配对关系对运行方式的变化不敏感，因而具有固定性和可行性。仿真结果验证了UPFC最佳变量配对关系的合理性和有效性。     

统一潮流控制器的模糊控制器设计

建立并提出了UPFC的动态数学模型和模糊控制策略，并对其4个调节器分别设计了控制器。对UPFC的阻尼控制器进行了改进，给出了运用带多个因子的模糊规则自调整的模糊控制器。运用MATLAB的仿真工具，对含UPFC的双机系统进行了仿真。仿真结果表明，UPFC采用模糊控制后不但能有效地调节线路潮流，而且能有效抑制振荡，提高电力系统的动态稳定性。     

一种新的UPFC潮流计算模型

以往的统一潮流控制器UPFC(Unified Powernow Controller)的潮流计算模型要用到牛顿一拉夫逊法进行迭代求解，需要重新编制与之相应的潮流计算程序，因此费时费力。现提出一种新的UPFC等值模型，该模型适合利用已有的商业软件计算潮流，无需因为UPFC加入系统而重新编制潮流程序，因而可以大大减少工作量。该模型的主要设计思想是将系统中的UPFC用注入功率和恒定电压等值表示，从而将UPFC从等值网络中移去。该模型分为两部分，第一部分适用于UPFC的控制方式1和方式2，第二部分适用于控制方式3和方式4。一个IEEE—9节点的算例验证了该模型的有效性。     

统一潮流控制器的动态相量建模与仿真

为适应系统快速、精确仿真和分析、控制的需要，运用一种新的建模方法——基于时变傅里叶级数的动态相量法对统一潮流控制器(UPFC)进行建模和仿真。该方法通过忽略系统状态变量所对应的傅里叶级数中那些不重要的项而对原系统进行简化，并且可以有效地将系统中的连续事件和离散开关事件结合起来。在建模过程中可以根据研究需要提取出UPFC暂态模型中的直流分量和需要考虑的各次交流谐波分量。通过与详细时域模型仿真计算结果的比较，证明了UPFC的动态相量模型是精确而有效的，并且可以大大节省计算时间。     

含UPFC的电力系统概率稳定分析

在讨论统一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)的模型和合UPFC的暂态稳定算法实现基础上，重点研究了UPFC在随机故障和三种不同控制策略下对系统概率暂态稳定性的影响。概率暂态稳定性计算采用非序贯蒙特卡罗仿真，并给出了修正EPRI—36系统的结果，指出了在UPFC同一控制策略和初始条件下可能产生正面和负面作用。分析表明：选取合适的控制策略和调节参数，选择最佳安装地点及投／切时间对系统暂态稳定性的改善有积极的意义。     

UPFC智能控制系统结构设计

通过分析现有统一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)控制系统结构和常用的控制策略，描述了常规比例积分PI(Proportion Integration)控制等策略中存在的非线性和强耦合问题。基于智能控制领域的重要分支仿人智能控制理论HSIC(Human—Simulated Intelligent Control，提出了UPFC智能控制系统的结构设计，同时将电力控制系统分解为非线性系统和线性随动系统2个子系统，用以解决控制中的非线性和强耦合问题。     

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.     

遗传算法在UPFC的PID控制器参数优化中应用

阐述了统一潮流控制器(UPFC)的原理及其控制器设计,采用串联侧输出电压、并联侧输出电流的横向分量和纵向分量为控制量,建立了比例积分(PI)控制时的系统方程.以含UPFC的单机无穷大系统进行仿真,结果表明UPFC可提高系统暂态稳定性.利用遗传算法对PID控制器参数进行优化,采用偏差绝对值对时间的积分性能指标作为最小目标函数,同时加入控制输入的平方项并引入惩罚功能,以防止控制能量过大和超调.仿真结果显示,参数优化后系统暂态过程变短,相关量的波动降低,进一步提高了系统的暂态稳定性能.     

基于统一潮流控制器(UPFC)的电力系统潮流控制

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.基于UPFC的基本原理、数学模型,介绍具有UPFC的电力系统的潮流计算方法.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.