UPFC控制的交互影响分析———可控参数域计算方法

在回顾和论述一般电力系统控制交互影响,特别是统一潮流控制器(UPFC)控制的交互影响这一问题研究的基础上,以装有UPFC的新英格兰10机39节点系统为研究对象,系统研究了UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间的关系。为了在讨论UPFC的控制交互影响与控制器控制运行点之间关系的过程中,排除参数整定值这一因素的影响,提出通过分析计算UPFC的可控参数域随其控制运行点的变化,揭示了两者之间的相互联系。     

UPFC无功潮流控制引起负交互影响的解决方法

针对UPFC内部多个SISO控制器单独运行效果良好,但联合运行时各控制器间存在负交互影响的问题,对UPFC各控制器间的工作关系进行了详细分析。结果表明,无功潮流控制引起的负交互影响程度与有功、无功控制器间的耦合程度有关。根据负交互影响存在的原因,应用分层结构设计了潮流解耦控制器,其中外层控制为内层控制提供参考信号,内层控制应用解耦控制策略来实现有功、无功解耦的功能。利用PSCAD建立了UPFC的动态模型,比较分别采用以有功、无功电压为控制目标的常规潮流控制器及潮流解耦控制器时的仿真结果。验证了潮流解耦控制器的优越性,可有效解决无功潮流调节时与其他控制器间的负交互影响问题。     

基于Normal Form方法的UPFC多个功能控制器间交互影响分析

统一潮流控制器(UPFC)的重要特点之一就是它具有的多控制功能,包括潮流控制、电压控制和稳定性控制等等。然而时域仿真研究表明统一潮流控制器的多个控制器之间可能存在着较强的交互影响。本文研究了规范型(Normal Form)方法用于分析UPFC控制器间的交互影响问题的可能性,并引入一非线性交互指标定量地指示出控制器间的交互强弱程度。所提方法应用到新英格兰10机39节点系统,并通过时域仿真验证了所提规范型理论分析方法的有效性。     

UPFC的模糊调控控制研究

以统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）为研究对象,针对共调制控制,引入模糊技术,设计了模糊调制顺,以抑制互联电力系统联络线功率振荡,改善系统的动态稳定性。给出了模糊调制控制器的结构,运用梯度下降法对模糊控制器的关键参数进行了优化。结合ＵＰＦＣ具有串、并联元件的特点,提出了模糊联合调制控制器,相对于单一元件调制控制,呵更有效地阻尼功率振荡。多机系统仿真结果表明模糊调控顺能有效地抑制振荡,并且在运行工况改变野性     

UPFC控制方法研究

论文通过开关函数建模法确定统一潮流控制器(UPFC)的数学模型；在park变换的基础上，基于预测电流设计UPFC的d-q轴解耦控制方案。论文利用电压空间矢量脉宽调制法推导出UPFC各桥臂电力电子器件的开关状态。考虑到UPFC中间直流电容上电压控制的重要性，论文在传统PID控制的基础上，设计模糊自适应PID控制策略；MATLAB仿真结果表明，控制方案能有效地提高直流电容上电压的稳定性，改善功率波形，取得了类似扩大电容容量后的效果。系统可供同类设计参考。     

UPFC对电网潮流及电压支撑能力的研究

苏州南部电网的电力受季节变化潮流分布影响较大,在部分方式下断面存在"卡脖子"的现象,拟通过加装500kV统一潮流控制器(UPFC)来解决该问题。介绍了UPFC的应用现状,对UPFC在苏州南部500 kV电网的需求进行了分析、计算,论证了UPFC装置在潮流控制以及电压支撑方面所起的作用,结果表明,加装UPFC后,有效解决了该电网线路的输电瓶颈及直流双极闭锁后大面积的限负荷问题。     

基于统一潮流控制器（UPFC）的电力系统稳态潮流控制的模型和算法

本文在分析统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）的基础上，导出了ＵＰＦＣ的潮流控制模型，提出了易于同常规ＰＱ分解潮流计算相结合的算法。算例表明，该方法能有效地用于分析ＵＰＦＣ对潮流控制作用，且具有较好的收敛性     

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。     

UPFC的模糊调制控制研究

以统一潮流控制器（UPFC）为研究对象,针对其调制控制,引入模糊技术,设计了模糊调制控制器,以抑制互联电力系统联络线功率振荡,改善系统的动态稳定性。给出了模糊调制控制器的结构,运用梯度下降法对模糊控制器的关键参数进行了优化。结合UPFC具有串、并联元件的特点,提出了模糊联合调制控制器,相对于单一元件调制控制,可更有效地阻尼功率振荡。多机系统仿真结果表明模糊调制控制器能有效地抑制振荡,并且在运行工况改变时性能优于线性调制控制器,而联合调制又优于单一元件调制。     

UPFC控制策略的研究与性能分析

本文重点讨论了UPFC控制线路潮流的效果，提出了交叉解耦控制和交叉耦合控制。分析可知，在系统所有参数已知的条件下，采用交叉解耦控制的UPFC有最快的响应速度。而在传输线路参数不确定的情况下，采用交叉耦合控制的UPFC有最好的动态性能。最后实验结果表明两种方式控制的UPFC均有较好的潮流调节能力。     

基于DSP的UPFC监控平台设计

为实时监控一台20kV·A的统一潮流控制器(UPFC)物理模型试验装置,满足研究在不同控制规律下UPFC动态性能和系统响应的需要,开发研制了基于DSP的多通道高性能同步数据采集监控系统。在TI高性能浮点数数字信号处理器的支持下,该系统能够以100kHz的速率对36路模拟量、64路开关量实现并行同步采样,并支持以4MB/s的速率通过PCI接口芯片将数据传送到主机内存;同时,提供8路继电器输出和RS-232串行通信接口用于控制UPFC模型试验系统的运行。基于Labwindows/CVI开发的平台应用层监控软件实现了对UPFC模型系统运行数据的实时采集、分析处理和显示录波,并提供了控制UPFC模型装置运行方式的人机接口。现场实测表明,该平台实现了对UPFC模型装置的实时在线监控功能。     

基于自调整变间距模糊控制的UPFC的研究

针对统一潮流控制器(UPFC)控制系统的设计,提出了一种在全论域范围内带用自调整因子的变间距模糊控制算法,该算法能同时提高系统稳态精度和动态性能,并且本身具有优化的特性。仿真结果表明:所设计的控制系统可以有效地控制节点电压和线路潮流,改善了电力系统的暂态稳定性,并且响应快,精度高,鲁棒性强。     

基于矩阵变换器的UPFC简化调制模型预测控制

基于直接矩阵变换器的统一潮流控制器（DMC-UPFC）减小了体积和成本,没有储能电容损坏的风险,提高了系统的可靠性。为了提高DMC-UPFC在使用模型预测控制（MPC）时的输出电能质量,根据矢量合成原理和空间矢量调制策略提出简化调制模型预测控制（SMMPC）,简化了空间矢量的选择,同时解决了开关周期不固定的问题。根据扩展功率理论推导出不平衡工况下无需正负序分离的有功功率补偿（APC）策略保持有功功率稳定。仿真和实验结果表明,DMC-UPFC可实现线路潮流控制和无功补偿,SMMPC响应速度快,与MPC相比,SMMPC有着固定的开关周期,无需很高的采样频率也可以输出较高质量的波形,结合APC策略可以提高电网不平衡工况下的潮流控制性能。     

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。     

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。     

UPFC与IPFC提升系统输电能力比较研究

随着电力系统负荷及网架的日益发展,由系统潮流分布不均而引起的输电阻塞问题越来越严重,极大地制约了电力系统的输电能力与效率。利用FACTS设备提升电力系统输电能力相较于传统方案具有占地面积小、可控性高等多方面的优势。UPFC与IPFC作为先进的第三代FACTS装置,在潮流调控方面均有着突出的应用优势。因此有必要对两者在提升系统输电能力方面进行技术经济比较研究,用以指导实际工程的解决方案选择。首先基于附加功率注入法分别对UPFC及IPFC进行稳态建模,推导了其数学表达式。之后以江苏南通西北片电网为例,将所建模型应用于实际电力系统,计算结果显示两者均能大幅提升系统输电能力以及安全可靠性。最后在多种工况下对这两种解决方案进行了技术经济比较分析,结果表明IPFC相较于UPFC而言在潮流调控方面的作用更为全面与突出。     

统一潮流控制器的建模与控制研究综述

灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术是近几年来出现的一项新技术,统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是ＦＡＣＴＳ控制器中乞今最全面的控制器,可提供对传输线路参数（即电压、线路阻抗和相角）的全面动态控制,能够快速控制传输线路的有功和无功功率及母线电压。首先由考虑ＵＰＦＣ的电力系统潮流调节问题讨论了ＵＰＦＣ的建模,然后从控制角度综述了目前国内外研究ＵＰＦＣ的最新成果,概述了ＵＰＦＣ的各种控制策略,并分析了ＵＰＦＣ     

UPFC在浙江金华电网的应用研究

在分析UPFC(统一潮流控制器)的功能及模型的基础上,提出UPFC容量在BPA仿真软件中的等值计算方法。以浙江金华电网为例,比较确定UPFC的最佳安装地点,在2017-2020年的运行方式下,计算不同年方式下UPFC所需的容量,通过UPFC提升线路的功率大小与自身容量的比较,说明线路功率不同时,单位容量的UPFC提升线路功率的大小相同。研究结果表明UPFC能够有效解决金华电网运行过程中存在的潮流分布不均、系统正常运行不满足N-1的问题。     

考虑静态电压稳定裕度的含UPFC最优潮流计算方法研究

提出一种考虑静态电压稳定裕度的含统一潮流控制器(UPFC)最优潮流计算模型及方法。模型中增加了局部电网的静态电压稳定裕度约束和UPFC运行约束条件,以及UPFC串联和并联侧等效电压源的幅值、相角等自变量。基于Benders分解法将模型分解为主模型和子模型,其中,主模型为典型的含UPFC最优潮流模型,子模型为静态电压稳定计算模型,通过Benders割建立主子模型间的协调优化,最终实现了整个模型的求解。以苏州南部500 k V为例进行仿真计算,结果验证了文中模型及算法的有效性。     

适用于UPFC接入线路的主动注入式故障测距方法

针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路场景下传统被动式故障测距方法的精度难以保障的问题,提出基于控制与保护协同思想的主动注入式UPFC接入线路故障测距方法。该方法在接入线路故障隔离后,充分利用基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器的高度可控性,将串联侧模块化多电平换流器切换至附加控制模式,向接入线路主动注入特征电压,进而通过单端量的解微分方程算法实现故障测距。所提方法将UPFC作为信号源,向接入线路单侧注入电气信号构建故障测距方程,可解决被动式故障测距方法易受UPFC运行特性和过渡电阻影响的问题,提高故障测距的准确性和可靠性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建UPFC接入线路模型,仿真结果验证了所提故障测距方法的可行性和有效性。