能量缓冲统一潮流控制器的协调控制技术

能量缓冲统一潮流控制器(ES-UPFC)是一种典型的柔性交流输电系统(FACTS)装置,它既可通过其串、并联侧对输电系统进行无功功率控制,又可通过其直流侧能量缓冲装置进行有功功率控制.这些控制要求使得整个系统协调工作的难度大为增加.文章通过研究三相换流器基本解耦控制方法,得到了UPFC串联、并联侧以及直流侧缓冲装置的控制方法,使得具有强烈非线性的UPFC控制方式更加快速、灵活和稳定,具有较强的鲁棒性,还提出了UPFC串、并联侧和能量缓冲器协调控制方法.该控制方法能够确保UPFC在各种运行模式下正确地工作,其工作的可靠性已为仿真实验所证实.     

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.     

模糊神经网络在能量缓冲统一潮流控制器中应用的研究

UPFC是最具有代表性的柔性交流输电系统(FACTS)装置，它集串、并联补偿为一体。通过能量缓冲装置的引入，使得UPFC中有功分布控制成为可能。该文采用模糊神经网络(FNN)来控制统一潮流控制器(UPFC)及能量缓冲装置；提出了一种改进的FNN控制器学习算法：在构成隶属函数的神经结构中采用遗传算法，在解模糊过程中采用最小二乘方法。模糊神经网络控制方法结合模糊理论与神经网络各自的优点，使其对于UPFC的控制具有更加灵活稳定和快速的特性和很强的鲁棒性，并使UPFC串并联侧协调控制更加可靠。通过大量的样本学习，验证了该控制系统能够确保各种运行模式下的UPFC正确工作，最后通过仿真证实了该方法的可靠性。     

含统一潮流控制器的电力系统次同步谐振特性

基于dq解耦矢量控制原理推导和建立了统一潮流控制器(UPFC)装置控制策略和仿真模型,该模型可快速跟踪UPFC有功/无功功率调节指令,还可有效调节直流电容电压、并联侧换流器接入节点交流电压。综合采用复转矩系数法和基于PSCAD/EMTDC的时域仿真方法研究了UPFC串/并联侧变压器-换流器投入运行前后,及UPFC输送功率不同时系统的次同步谐振(SSR)特性。研究发现,UPFC并联侧变压器-换流器对系统SSR特性影响很小,而UPFC串联侧变压器-换流器投入运行后会显著改变系统谐振特性;UPFC输送的有功/无功大小对系统的SSR特性影响很小。相关研究成果可为UPFC控制器设计及含UPFC和串补的输电系统规划和运行提供参考。     

UPFC控制器设计

分内部控制和外部控制2部分对统一潮流控制器(UPFC)进行控制器设计.内部控制采用SVPWM控制,负责提供UPFC串、并联侧电压源逆变器的触发信号,并采用一种改进的相位求解方法解决了期望输出电压矢量相位计算过程中的数值溢出问题.外部控制采用在全论域范围内带有自调整因子的变间距模糊交互控制.负责产生UPFC串、并联侧逆变器所需的控制矢量.运用Matlab仿真工具对含UPFC的单机无穷大系统进行了仿真研究.仿真结果表明所设计的UPFC可以有效地控制线路潮流、节点电压和UPFC直流侧电容电压.并且具有响应速度快、超调小、控制精度高、鲁棒性强的优点.     

UPFC模糊控制器设计及在市场环境下应用

研究了统一潮流控制器UPFC(UnifiedPowerFlowController)在缓解输电阻塞和优化系统潮流方面的应用。利用UPFC的串联电压调整、线路参数串联补偿、移相控制等功能,一方面可以提高电气元件的利用效率,进而提高系统的输电能力,缓解和解决输电阻塞现象;另一方面,还可以用来强制地调节线路的潮流走向,以改变系统整体的潮流分布,优化系统潮流。通过详细分析UPFC的等效电路模型,建立了新的参考坐标系,实现了对UPFC串联与并联侧的解耦控制。并且为了进一步增强系统的鲁棒性,采用了带有自调整因子的模糊策略对UPFC进行控制,此模糊控制器可以根据系统的实际情况实时地改变控制策略,以便更好地适应电力系统强非线性等特点。仿真结果证明,UPFC可以有效地提高系统输电能力以缓解输电阻塞,并且可以根据需要,迅速平滑地调节系统潮流走向,以优化系统潮流,节约输电成本。     

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。     

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。     

一起阀组冷却故障引起UPFC装置闭锁的分析

正统一潮流控制器(简称"UPFC")是一种先进的柔性交流输电装置,能同时控制母线电压、线路有功和无功潮流,具有灵活控制系统潮流、最大化电网传输能力及改善系统稳定性等多种功能,代表着当前柔性交流输电技术发展的前沿。南京西环网统一潮流控制器示范工程(简称"示范工程")是我国第一个、世界上第四个UPFC工程,也是世界上第一个基于模块化多电平(MMC)技术的UPFC工程,代表了当今世界柔性交流输电技术的最高水平。1事件起因在南京西环网UPFC装置中的1号、2号并联变压器分别运行于燕子矶变的35k V I、Ⅱ段母线。UPFC装置将     

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。     

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。     

Load voltage compensation using series–shunt power converter

This paper presents a method of amplitude control and unbalance compensation of the load voltage using a series–shunt power converter. The series power converter works to obtain a constant balanced sinusoidal load voltage. The shunt converter regulates the DC link voltage and compensates for the reactive current of the source within the rated current of the converter. To design the required capacity for the series–shunt power converter, the relation between the converter capacity and the load power factor at constant compensation voltage is introduced. The required capacity of the series–shunt power converter is reduced by more than 50% compared with that of a conventional series power converter. The effectiveness of the proposed load voltage compensation technique using the series–shunt power converter is verified by experiments. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 136(3): 39–48, 2001     

非接触电能传输的效率及频率分叉现象研究

非接触感应电能传输方式可广泛应用于医疗、石油、矿山、水下设备、军事等领域，有着十分广阔的前景。基于电磁耦合技术和电力电子技术的非接触感应电能传输系统，通过采用一、二次侧可分离的变压器，将电能从电源侧经气隙传递给一个或多个负载，避免了电能传输过程中的裸露导体和接触火花。传输效率是非接触电能传输系统研究的一个热点，本文通过理论分析和公式推导，详细论述了串联谐振逆变器二次侧并联补偿电容对系统效率的影响，提出了最佳并联补偿电容选择方案。同时对不同并联补偿电容变化时的谐振频率分叉现象进行了研究，实验证明基于这种方法选择的并联补偿电容能使系统传输效率显著增大。     

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.     

±660kV换流变电站330kV交流场启动过电压仿真分析

在宁东～山东±660 kV直流输电示范工程银川东换流变电站330 kV交流场带电前,针对交流线路的充电功率是否导致工频过电压,以及交流滤波器和并联电容器在投切换入过程中是否产生操作过电压,进行了仿真计算。计算结果表明,各条线路均可作为该换流站的带电启动线路,且单独投入滤波器或电容器时产生的过电压不会对系统产生较大影响。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

高压直流换流站无功补偿装置及其特性分析

高压直流换流站无功补偿是高压直流输电工程设计的重要内容,从换流站无功补偿装置和换流站无功调节与控制两个方面介绍高压直流输电换流站无功配置的方法,并从稳态和动态的角度分析了各种无功配置方法的性能。总结了并联型无功补偿装置及串联型无功补偿装置的原理、特点和应用,简述了利用交流系统无功支持能力和变压器抽头调节及触发角调节无功。确定了换流站无功补偿应选择合理的无功补偿装置并充分利用交流系统的无功支持能力和高压直流系统调节综合控制换流站无功。