计及风电不确定性和TCSC 功率调节作用的最优潮流研究

风电并网不仅改变网络中功率的分布,而且风电的不确定性增加了调度的难度,晶闸管控制串联电容器(TCSC)可以改变线路等值参数,从而控制潮流的分布,改善风电并网对网络功率分布的影响。因此有必要建立计及风电不确定性和TCSC调节作用的最优潮流(OPF)模型。模型分为预优化和实时优化两个阶段,预优化阶段通过风速预测、风速-风功率转换,得到以1 h为周期的24 h风电场出力计划。实时优化阶段采用场景描述风电不确定性,在各个场景下通过调节TCSC参数来控制网络中功率的分布,以实现网损最小为目标。利用IEEE30节点系统进行算例分析,结果表明,模型可以改善风电不确定性对电网运行的影响,并且提高系统的经济性。     

考虑风电不确定性的VSC-MTDC互联系统两阶段交直流最优潮流

考虑不确定性风电通过多端柔性直流(VSC-MTDC)并网对交流系统运行的影响,提出了计及风电不确定性的VSC-MTDC互联系统的两阶段交直流最优潮流模型。围绕多端柔直参与实时调度的优化展开,基于\"多级协调、逐级细化\"的调度思路,在日内滚动阶段根据风电短期预测数据优化发电机的运行成本。在实时调度阶段根据风电超短期预测数据不断调整优化VSC换流站的控制指令和缓冲机组出力,及时修正风电短期预测误差对交流系统网损与电压水平带来的影响。将所提出模型应用于IEEE30和IEEE118节点算例中,验证了所提模型的有效性和可行性。     

含UPFC的电力系统最优潮流计算

由于UPFC能够控制母线电压和线路潮流,包含UPFC的电力系统最优潮流模型中须引入附加的等式约束和不等式的约束,增加了优化计算的复杂性,本文应用直接非线性原一对偶路径跟踪内点算法进行求解,并给出了3个试验系统的优化计算结果,验证该方法的有效性。     

含UPFC电力系统的潮流计算研究

提出一种含UPFC电力系统潮流计算的有效方法，该方法中的雅可比矩阵与传统的PQ分 解法中的对应矩阵完全相同，此外，还给出一种网络中任一支路潮流可控范围的快速估算方 法。     

含UPFC的灵活交流输电系统最优潮流控制

潮流计算和无功优化计算是电力系统非常重要的计算,两者都包括在电力系统最优潮流（OPF）问题中,灵活交流输电系统（FACTS）的出现需要对传统的潮流计算进行修正,利用遗传算法探讨了含统一潮流控制器（UPFC）的灵活交流输电系统最优潮注控制问题,计算机仿真表明,该方法可有效解决含UPFC的灵活交流输电最优潮流控制。     

考虑决策风险的含UPFC多目标最优潮流计算

随着大规模风电场的并网,其不确定性会给电力系统的稳定性带来极大的挑战,而统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)作为最全面的柔性交流输电(flexible AC transmission system,FACTS)装置,具有强大的潮流控制能力。文中利用UPFC协调风电的不确定性,建立考虑决策风险的含UPFC多目标最优潮流模型,并对IEEE-14节点系统进行算例分析。结果表明,所提模型能够得到各时段各场景下的较好决策并减少发电机来不及调整的风险性。     

含同步风电机组的电力系统动态最优潮流

同步风力发电机因电压和无功可控、并网效率高的特点,成为目前发展趋势。考虑同步风力发电机的无功控制方式与机组爬坡约束,对风电场无功运行边界和并网点电压条件进行探讨,推导出同步风电机组的无功极限计算方法,建立了含同步风电机组的电力系统动态最优潮流模型。由于发电机的有功、无功只与风速和节点电压有关,因此计算过程中无需额外修正节点电压值。在同步风力发电机基础上,考虑风速和负荷变化,选取某地区24小时风速和负荷变化典型曲线,分别在恒电压和恒功率因数两种控制方式下采用现代内点理论对IEEE-14和IEEE-118标准算例进行仿真,其结果为分析风电场接入电力系统的影响,制定风电有效容量,提高系统接纳风电能力提供决策依据。     

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.     

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。     

含PQV节点的潮流计算在UPFC中的应用

首先对统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）在电力系统中的控制方式进行了研究，进而提出了一种计及ＵＰＣ的含ＰＱＶ节点的潮流计算方法。该方法能方便地计算了出ＵＰＦＣ的控制参数，ＩＥＥＥ１４节点系统及ＩＥＥＥ３０节点系统的仿真结果验证了其有效性。     

计及设备动作次数约束与UPFC的无功优化算法

统一潮流控制器(UPFC)为电力系统无功优化提供了新的控制手段。针对实际工程中的新型拓扑,建立UPFC的多端注入功率模型和功率方程;基于将无功设备动作次数的约束还原成调节代价的思想,提出一种只含连续变量的基于原-对偶内点法的两阶段无功优化算法。南京西环网等值系统的算例测试结果表明,所提算法具有较高的计算精度和求解效率,可以有效减少无功设备的动作次数。     

含UPFC元件三相电力系统潮流模型和算法的研究

基于附加节点注入功率法,建立了统一潮流控制器( UPFC)在给定控制方式下的三相附加节点注入功率模型.在研究了UPFC 三相附加节点注入功率模型的基础上,运用三相解耦-补偿理论,对三相系统进行潮流计算.通过网络分析,说明了UPFC元件在改善系统的三相不平衡的作用.经算例仿真,验证了建立的UPFC三相潮流模型及运用算法的...     

计及统一潮流控制器的电力系统状态估计

应用灵活交流输电系统（FACTS）技术可对电力系统潮流进行灵活控制,从而充分发挥现有电力系统的潜力,其中统一潮流控制器（UPFC）是FACTS的重要组件之一。基于传统状态估计模型,通过利用UPFC的功率注入模型,将它对于状态估计的作用转移到所在线路的量测节点上,提出了计及UPFC的状态估计模型。该方法可以完整计及UPFC对电力系统的影响,同时能有效利用原有的状态估计算法程序。算例表明所提出的模型有效、可行,具有一定的实用价值。     

计及源荷不确定性及频率安全的电力系统区间优化调度方法

提出了一种计及源荷不确定性及频率安全的电力系统区间优化调度方法。首先,对系统动态频率特性进行分析,将非线性频率安全约束近似简化为线性约束。接着,在考虑源荷预测误差区间不确定性的基础上,建立了计及频率安全约束的电力系统优化调度问题数学模型。基于Benders分解方法将区间优化问题分解为基准场景下的主问题和不确定场景下校正调度的可行性校验子问题进行求解,为减少需要考虑的场景数量,根据系统违反功率平衡、备用、线路潮流等安全约束的程度筛选出少量高风险场景,并对其进行可行性校验。最后,将该方法应用于含风电的10机39节点系统,仿真结果表明,区间优化调度方法可确保系统在不确定场景下的安全性,与场景法相比,其计算效率显著提高,计算量大幅减少。     

基于内点半定规划法的含UPFC的最优潮流

传统最优潮流(OPF)问题是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入进一步增加了OPF问题的非凸程度,因此传统内点法无法有效保证所得解的全局最优性。基于此,将对初值选取不敏感、具有全局收敛能力的内点半定规划(SDP)算法推广至计及UPFC的电力系统OPF问题中,将UPFC变量添加至系统状态变量中,并对增广变量进行优化重组,利用直角坐标的二次形态将含UPFC的OPF问题映射到SDP空间。对IEEE 30、57、118、300节点系统和一个实际系统进行算例测试,结果表明所提算法有效保证了所得解的全局最优性,对增广变量的优化重组有效提高了算法的计算效率和数值稳定性。     

含风电场的电力系统动态优化潮流

为了体现风电的环境价值,建立电力市场环境下大规模异步风电并网电力系统动态最优潮流模型。首先计算风电场功率输出期望值,在此基础上,引入基于风电场极限穿透功率的风电弃风运行惩罚成本(WAOPC)以处理弃风行为;然后考虑火电机组的排污特性,并用名义环境补偿成本(NECC)来量化火电环境成本;最后引入风电备用成本(RCCC)来处理随着系统风电穿透水平增加而引起的系统二次备用上升。仿真表明,所建立的模型既考虑了电能生产所产生的环境污染和资源消耗等外部成本,同时也计及了因弃风行为造成的风电损失,合理地反映了以风电能源形式的电能价值。     

关于多特征自变量调节的含UPFC电力系统的潮流变化率特性

含统一潮流控制器(UPFC)的电力系统潮流变化率或调节效率主要由UPFC输出的串联侧嵌入电压(OSIV)的幅值和相角以及系统相角差所决定。选择这3个变量作为系统潮流调节的特征自变量(CIV),以含UPFC双端电力系统的实际电路为背景,推导了系统不同关键节点处关于每个CIV的有功与无功潮流变化率数学模型。以系统潮流调节自由度和调节效率为依据,对系统潮流变化率的调节特性进行了理论分析。设置了多种典型系统运行工况,基于OSIV幅值和相角的2种递增变化组合方式设计了2种潮流变化率调节模式,并设计了关于系统相角差的多种典型调节场景。最后,对系统每个关键节点处的关于每个CIV的潮流变化率特性进行了案例测试与分析,所得结论有利于综合协调潮流调节效率与系统保护及稳定性的要求,使电网既高效又稳定地运行。     

UPFC提高异步风电机组故障穿越能力的分析

针对并网风电场故障期间无功不足的问题,采用新型动态无功补偿装置是必然趋势。根据异步风力发电机模型、统一潮流控制器（UPFC）的工作原理与控制策略,建立了含UPFC装置的风电场并网系统仿真模型。仿真对比分析了异步风电场安装SVC和安装UPFC装置时发生短路故障后的故障穿越能力;分析了暂态过程风电机组超速的原因,并研究了异步风力电机组成的风电场故障前后电压、功率和转速变化情况。仿真结果表明,与SVC相比,新型无功补偿装置UPFC作为风电场无功电源,其响应速度更快,风电场暂态稳定性得到更好地改善。     

Robust modeling of the interline power flow controller and the generalized unified power flow controller with small impedances in power flow analysis

The interline power flow controller (IPFC) and the generalized unified power flow controller (GUPFC) are two innovative configurations of the convertible static compensator (CSC) of FACTS. In this paper, direct modeling of the practical series or/and shunt operating inequality constraints of the IPFC and the GUPFC in power flow calculations are presented. Special initialization of a solution with the IPFC and GUPFC is also derived. Furthermore, an impedance compensation technique is proposed to deal with the numerical instability or the numerical difficulty of the IPFC and GUPFC models when either their coupling transformer impedances are too small or they are transformer-less controllers. Condition number analysis of the Newton power flow equations is given to get insights of the numerical instability of the voltage sourced models of the IPFC and GUPFC with small impedances. Numerical examples are given based on the IEEE 118-bus system, IEEE 300-bus system and a large scale system with 1000-buses.