用于提高输电能力的TCSC选址和定容方案

支路传输功率、节点电压等的越限是制约系统输电能力提高的重要因素,为此文章采用连续潮流模型,在临界运行点推导了输电能力对支路电抗灵敏度的数学表达式,提出根据此灵敏度排序结果确定可控串联补偿器(thyristor controlled series capacitor,TCSC)安装地点的新方法。该方法中,TCSC安装位置确定以后,将安装TCSC之前发生越界的不等式约束在其边界值处用等式形式表示出来,并设定为已知条件,将TCSC对其所要安装支路的补偿度设定为一个新的未知量,扩展常规潮流方程,以求取扩展潮流不匹配函数的最小值为目标,计算支路的最优补偿度。对IEEE30节点和IEEE118节点系统的仿真计算结果表明该文所提出的选址和定容方法是有效的。     

变速恒频双馈风电机组控制模式对电网稳定影响及其对策

以实际电网为例,分析以变速恒频双馈风电机组组成的风电场并网运行对系统电压稳定性的影响,并对风电机组不同控制模式下运行状态对系统电压稳定性水平的影响进行比较。仿真结果表明,采用恒电压控制的变速恒频双馈风电机组,因为能够控制机端电压,所以在维持风电场并网后的系统电压稳定方面较恒功率控制方式具有较大的优势。静止无功补偿器(SVC)可为系统提供快速动态无功功率支撑,采用恒功率控制方式的风电机组安装SVC设备后,可以明显提高电网电压的暂态水平。     

计及静止同步串联补偿器的线路P-Q曲线电压稳定分析

提出了一种新的静止同步串联补偿器(staticsynchronous series compensator,SSSC)的恒功率控制模型,并将此模型运用于电力系统潮流计算中。仿真计算了IEEE-14节点系统在安装SSSC前后的有功、无功损耗变化;在线路的P-Q约束条件下,推导了一种新的基于线路P-Q曲线的电压稳定计算公式,得出了相应的电压稳定指标,计算分析了SSSC安装前后对电压稳定的影响。通过仿真和计算分析可以得到,安装SSSC后能明显地改善系统的电压稳定。与其他方法相比,文中所提方法具有快速简洁的优点,进而具备一定的实际应用价值。     

虚拟复阻抗下的低压并联逆变器改进下垂控制策略

线路参数以阻性为主的逆变器并联系统中,通过在传统的P-f /Q-U下垂控制中引入虚拟阻抗实现负荷均分控制,会导致系统总阻抗增大,造成线路电压的进一步下降。针对上述问题,提出了一种基于虚拟复阻抗的改进下垂控制策略。通过设计虚拟复阻抗的值达到功率解耦的目的,并对下垂控制环进行改进。通过仿真结果分析,采用自适应下垂控制及电压补偿的方法,实现了微电网的电压补偿及功率均分,提高了电压质量,并保证系统频率在稳定的范围内波动,加快了系统的动态响应,提高了系统的稳定性。     

应用Filippov方法分析双向直流变换器稳定性

恒功率负载的负增量阻抗特性可能导致DC/DC变换器系统不稳定。这里采用Filippov方法对带恒功率负载的双向DC/DC变换器在峰值电流控制下的稳定性进行了分析。首先根据开关切换建立了双向DC/DC变换器在恒功率负载下的电池供电和充电连续模型,然后针对恒功率负载采用泰勒级数展开并采用Filippov方法构建了系统的跳跃矩阵和单值矩阵,利用Floquet理论分析了系统的稳定性。最后,选取参考电流和供电电压为分岔参数对系统在电池供电和电池充电模式下的行为进行了仿真和实验验证,通过分岔图、时域波形图和相轨图观察系统的非线性动力学现象。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

电压稳定和功角稳定关系的平衡点分析

分析了一个典型系统的平衡点与负荷功率、发电机功率的关系，表明静态电压稳定和功角稳定本质上都可视为一种不稳定平衡点的模式，揭示了系统失稳模式随潮流改变而转变的现象，还指出了P—V曲线的下半分支和其他分支蕴含了丰富的系统分岔信息，可从中了解系统不稳定平衡点的产生和消失情况。对不同负荷模型的分析结果则说明了不同负荷模型会导致不同的失稳模式。所得结论具有普遍性，对深入研究复杂系统下电压稳定和功角稳定关系有一定的价值。     

计及TCSC的电压稳定性灵敏度指标计算

鉴于电力系统中日益出现的动态无功不足而导致的电压稳定性问题,基于潮流计算法,将可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)的稳态模型加入到潮流方程中,推导出带有TCSC的雅可比矩阵,并将其用于计算电压稳定性灵敏度。在此基础上,用灵敏度指标对比计算和分析了TCSC安装前后整个系统和TCSC安装节点的电压稳定性,结果表明,安装TCSC后的电压稳定性灵敏度指标有较大改善。运用电力系统分析工具PSAT1.3.4对WSCC-3机9节点系统进行仿真,结果再次验证了文中方法的正确性、有效性和可行性。     

FACTS对多机系统静态电压稳定性的影响

针对一个两区域薄弱互连的4机系统,利用负荷裕度指标和P－U曲线平坦度指标,衡量了FACTS设备对系统静态电压稳定性的影响。连续潮流法潮流计算结果表明SVC,STATCOM,TCSC等3种FACTS设备都可以在不同程度上改善系统的静态电压稳定性,改善的效果与设备参数的选取有关。对于所研究的4机系统,为了提高系统的静态电压稳定性,装设TCSC进行串联补偿可以取得比装设SVC,STATCOM进行并联补偿更好的效果。     

基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制,考虑中线电压补偿,提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略,实现直流配电网电压就地协调控制。首先,建立双端直流配电网潮流模型,将VSC电压下垂控制引入潮流模型,分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次,在此基础上,以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型,并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识,构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入,提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。     

基于广域信息的电压稳定在线评估与无功电压协调控制方法

为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。     

A study of thyristor controlled series capacitor models for power system stability analysis

The thyristor‐controlled series capacitor (TCSC) is promising as a powerful device to increase power transfer capability and transient stability. The basic configuration of the TCSC consists of a series of capacitors connected antiparallel with thyristor‐controlled reactors, so that firing angle control of the thyristors makes the TCSC capable of achieving impedance control in a wide range with quick response. It is important to clarify the relationship between the fundamental reactance of the TCSC and the firing angle of the thyristors, thus leading to practical applications of the TCSC for enhancement of power transfer capability and transient stability in transmission lines. Two relationship equations for the TCSC's fundamental reactance have already been proposed. One is the relationship equation derived from a TCSC circuit whose source is a voltage. The other is the relationship equation derived from a TCSC circuit whose source is a current. For TCSC installed in a transmission line, it is clear which equation is more adequate for analyzing power system stability. In this paper, the authors determine whether either of the equations is valid for analyzing a power system stability.

• 1. In the steady state, the TCSC fundamental reactance is analyzed and compared with the two equations and EMTP. It is clear that the TCSC reactance based on current source is adequate.
• 2. The swing angle of a generator when the firing angle is stepped up is analyzed with EMTP and an analytical model using the TCSC model based on current source. It is shown that the proposed model is effective for power system stability analysis. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(1): 20–28, 1999

     

TCSC运行原理及其在电网中的工程应用

可控串联补偿(TCSC)是柔性交流输电装置的典型代表,基于适当的控制策略TCSC能快速连续地调节输电线路电抗,减小因功率输送引起的电压降和功角差,提高线路输送能力和电力系统的稳定性.为使工程技术人员更好地掌握TCSC技术,主要分析TCSC的运行原理,在此基础上给出了TCSC在现代电网中的工程应用情况.     

含TCSC的电力系统潮流计算研究

为了寻找能够充分考虑FACTS元件对整个电力系统影响的潮流计算方法,在常规的潮流计算基础上,根据可控串联补偿器(TCSC)的工作原理和数学模型,采用节点等效注入功率法处理网络中的TCSC支路,建立了计及TCSC的潮流计算数学模型,并以TCSC所在线路的有功功率为控制目标进行潮流计算。通过潮流结果分析,可以证明该计算方法能够将TCSC的影响考虑到潮流计算中。在采用牛顿-拉夫逊法进行求解时,含TCSC的潮流计算与普通潮流区别不大,编程时做一下改动即可。通过比较,可以得出了在不同的线路安装TCSC后得到不同的潮流结果的结论,并对TCSC的最佳安装地点问题进行简单讨论。IEEE 4节点系统和IEEE14节点系统的仿真验证了该计算方法的有效性。编程采用MATLAB语言,利用稀疏矩阵潮流算法形成导纳矩阵则节省了存储空间,加快了运算速度。     

Voltage stability boundary and margin enhancement with FACTS and HVDC

Voltage stability is a major concern of today’s power system, especially under heavily loaded conditions because of reactive power limits. FACTs devices are very effective solution to prevent voltage instability and voltage collapse due to fast and very flexible control. In this paper, the impacts of SVC, STATCOM, TCSC and HVDC on voltage stability boundary (VSB) in P–Q plane have been studied. The bus impedance matrix and load flow results are used to find the voltage stability boundary. The Z_bus is modified to take into account the effect of FACTS on VSB. The variable susceptance model for SVC and variable series impedance power flow model for TCSC are used in Newton Raphson’s method. The STATCOM is modelled as variable voltage source connected in series with an equivalent impedance of the shunt connected transformer. Similarly HVDC is also modelled as two STATCOMs connected at each end of the line one as rectifier and another as inverter. Some important bus and line stability indices are evaluated to determine the most effective location for SVC/STATCOM and TCSC/HVDC respectively in order to achieve the maximum enhancement of voltage stability margin. The study has been carried out on IEEE-14 bus and IEEE-30 bus test systems using MATLAB programming. A comprehensive study is done to compare the effectiveness of FACTS devices and HVDC on voltage stability margins.     

Comprehensive modelling of the unified power flow controller for power system control

In this paper, comprehensive modelling of the unified power flow controller (UPFC) for power flow, voltage, angle and impedance controls is presented. The control modes include some thirteen different power flow, voltage, angle and impedance control functions. The similarities and differences between some of the control modes and those of traditional transformers and series compensation devices are also discussed. The control modes were successfully implemented in a Newton power flow algorithm. Numerical examples are given on the IEEE 30-bus system and the IEEE 118-bus system to illustrate the feasibility and the performance of the Newton power flow algorithm.     

与伊-冯输电线路相连电网的等值简化与仿真研究

运用等值简化的原则对与装有可控串补(TCSC)的伊-冯输电线相连的电网进行了等值简化与仿真研究.简化前后系统的数值仿真及稳态潮流计算结果和在伊-冯线加装45%串补时的稳定计算结果表明,简化前后的系统对伊-冯输电线而言完全等效,简化后的系统在发生单相永久性故障和失步时,分别在仿真时间t=6.0s和t=5.5s前的临界稳定时间段内,与简化前系统的功角特性和冯屯侧的母线电压波形基本一致.     

可控串补潮流控制对距离三段动作裕度的影响

由于保护范围较长,距离三段保护对重载网络潮流分布较为敏感。作为主要柔性输电元件,可控串补常用于重载电网潮流控制。基于电压函数的距离三段保护动作裕度,建立了串补线路不同受控参数,如线路电抗、线路电流幅值、线路有功潮流,与保护裕度间的灵敏度系数,用以量化可控串补对距离三段的影响。计算结果表明,不同位置、不同受控参数及参考值下,可控串补可能增加或者降低保护裕度。可控串补和距离保护的合理整定,有利于协调保护装置和柔性输电设备,降低重载电网运行风险。     

考虑暂稳约束下含TCSC联络线的传输能力

可控串补(TCSC)通过改变线路电抗值即改变网络结构来实现对系统的控制.随着现代电力系统的发展,系统规模越来越大、电压等级越来越高,电网输送能力赶不上负荷的需求、而电力市场化运营又需要系统采用更多的控制手段,在输电电网中应用TCSC来增加输电能力、控制系统潮流、提高系统稳定性显得尤为迫切.文中研究输电线路安装了TCSC...     

含TCSC的电力系统最优潮流控制

电力系统最优潮流问题(OPF)对保证系统的电压质量、安全性和经济性都是十分重要的。针对含有柔性交流输电系统的最优潮流问题,根据可控串联补偿器(TCSC)的功率注入模型,建立适于潮流和最优潮流计算的数学模型,在常规最优潮流问题的基础上,充分考虑TCSC元件对系统潮流的影响,从而建立起TCSC运行情况下的非线性最优潮流模型,并应用了一种有效的求解上述模型的方法——路径跟踪内点法。仿真表明该方法能有效解决含TCSC的电力系统最优潮流问题。