线间潮流控制器在江苏电网的应用研究

线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)作为一种潮流调节能力强大的柔性交流输电(flexible alternating-current transmission system,FACTS)控制装置,能够动态控制电力系统的有功、无功、电压、阻抗和功角,对有着任意相角关系、属于不同系统的线路进行潮流控制,提高系统运行稳定水平。"十四五"期间,由于苏北大规模风电、光伏等新能源接入电网,江苏电网整体呈现"北电南送"趋势。当冬季新能源出力较大时,过江输电通道由于潮流分布不均,部分500 k V线路无法满足N-1、N-2校核。为此本文研究了IPFC在江苏电网的应用场景,提出了将IPFC安装于两条过江通道,协调两条通道潮流,提升过江断面潮流输送能力。随后通过在不同系统运行工况下,对IPFC设备的综合调节能力及容量进行充分评估,优化了IPFC设备的容量及系统级控制策略。     

线间潮流控制器在改善电能质量中的应用

介绍了线间潮流控制器(IPFC)的基本工作原理,建立了数学模型.提出了应用IPFC装置的有功无功线间综合控制提高电力系统暂态稳定性的两层控制模型并进行了试验仿真.仿真结果表明:IPFC装置比传统的FACTS装置更能有效地提高系统的暂态稳定性和电能质量.     

线间潮流控制器应用评估策略研究

随着社会负荷不断增长、网架结构日益复杂,骨干网络潮流分布不均、电压支撑能力不足等问题已成为制约系统输送能力的重要因素。线间潮流控制器(Interline Power Flow Controller, IPFC)是一种潮流控制能力强大的新型FACTS装置,可应用于多条通道的潮流控制和暂态稳定控制,提升稀缺廊道资源的输电效率。考虑到目前缺乏对IPFC应用效果评估的理论研究和指导规划,本文提出了一种基于模糊层次分析的综合评判方法。首先,从静态、暂态、动态等方面定义了电网柔性评估指标,建立评估层次结构,并给出各指标的权重赋值方法。进一步地,在大系统中选取关键输电断面,通过多组算例获取各指标的标度,评估IPFC在典型应用场景下的控制潜力、安全指标及投资价值。最后结合模糊分析给出IPFC方案的综合分值和整体评价,量化装置对系统的作用,为IPFC的规划应用工程提供一定理论依据和技术支撑。     

含线间潮流控制器的电力系统联合潮流计算

线间潮流控制器(IPFC)能实现线路间的潮流转移和分配,可用于解决电力系统中潮流不均引起的一系列问题,具有较大的应用潜力和价值。为评估IPFC工程应用价值,需实现含IPFC的大系统潮流计算,但目前我国多用于电网规划设计的大型电力系统分析软件中没有开发IPFC模型。为解决上述问题,提出了一种基于Matlab与PSD-BPA的含IPFC电力系统的联合潮流计算方法。首先推导了IPFC功率注入模型的数学表达式,并设计了Matlab与BPA联合潮流计算的计算框架,由Matlab进行IPFC求解计算,BPA进行大电网潮流计算,通过数据交换接口完成两种仿真软件的交互与交替求解。进一步对IPFC功率注入模型进行改进,提出了一种基于PI控制器的变步长潮流迭代策略提高了计算方法的收敛性。以南通西北片电网为例,对提出方法进行了仿真验证,计算结果表明了提出方法的正确性和有效性。     

计及FACTS装置的可用输电能力计算

利用功率注入法,建立广义统一潮流控制器(generalized unified power flow controller,GUPFC)和线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)的数学模型。将GUPFC和IPFC的目标控制约束及运行约束即内部功率平衡约束和考虑等效功率注入模型的潮流约束嵌入到最优潮流计算模型中,得到计及GUPFC和IPFC的可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算模型,并利用跟踪中心轨迹内点法对模型进行求解。IEEE-30节点系统的仿真计算显示GUPFC对节点电压和多条线路甚至某一子网络潮流的灵活控制能力及IPFC对线间潮流的合理分配能力;同时验证模型和算法的有效性和可行性。     

计及IPFC的可用输电能力的计算

根据线间潮流控制器的物理特性,基于功率注入法建立了该装置的一种数学模型。基于最优潮流计算模型得到计及线间潮流控制器(IPFC)装置的可用输电能力计算模型,并利用有牛顿法、拉格朗日函数法与对偶障碍函数法相结合的改进算法对该模型进行求解。算例应用IEEE-30节点系统,通过文中模型与算法实践,对结果进行分析,发现IPFC可以灵活控制两条线路间的有功功率,验证了该算法对该模型是可行和有效的。     

旋转潮流控制器与统一潮流控制器和Sen Transformer的对比

潮流控制器能够优化电力系统的潮流分布,提高电力系统的稳定极限。目前主要有3种典型的潮流控制器,分别是旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和Sen Transformer(ST)。由于3种潮流控制器的机理各不相同,因此控制特性也各有差异。为此,研究了3种潮流控制器的工作原理,并分析了潮流控制器对输电系统功率特性的影响。在此基础上,从稳态控制特性、暂态控制特性、成本与损耗方面对3种潮流控制器进行了对比分析和仿真,总结了各自的优劣和适用场合,并指出了RPFC在电力系统潮流控制中的应用前景。UPFC控制性能很强,但成本高,承受故障能力弱;ST成本很低,但控制性能差;RPFC应用于电力系统的潮流控制具有较高的性价比,能够满足大多数情况下电力系统对潮流控制的要求,具有很好的应用前景。     

电力潮流灵活控制技术应用综述

统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)、静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator, SSSC)、可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensation, TCSC)和移相器(phase-shifting trans former, PST)能够调节线路参数、灵活控制潮流变化,均已在国内外电网中实现工程应用,对均衡输电通道潮流、提升供电能力有重要作用。文中对UPFC、SSSC、TCSC和PST的理论研究和工程实践进行了综述。首先,分析了4种潮流控制装置的基本结构和控制原理,并介绍了国内外已投运工程的运行情况;其次,从结构、换流器技术、选址定容、控制策略、故障保护5个方面对潮流控制装置的关键技术研究现状进行概述;最后,展望了潮流控制装置在未来电网中的典型应用场景,并对潮流控制技术的研究方向进行了分析。     

计及风电不确定性的含线间潮流控制器的电力系统经济调度

线间潮流控制器（IPFC）拥有强大的潮流调控能力,可为解决大规模新能源接入背景下的潮流调控问题提供全新的解决方案。该文提出一种计及风电出力不确定性的含IPFC电力系统安全约束经济调度方法,首先基于MARKOV链生成风电出力场景,构建相应概率风险指标以描述系统安全性,并给出了兼顾经济性与安全性的优化目标函数;然后,在充分考虑双回线结构IPFC控制特性的情况下建立了故障前后电力系统的等式/不等式约束;最后,针对所建立的强非线性安全约束经济调度优化模型,设计了基于粒子群算法的计算构架并实现了模型的求解。基于江苏电网的算例分析表明,利用该文方法获得的策略比基于传统方法获得的策略能更好地满足潮流安全约束,且准确地计及了IPFC的控制特性,具有较高的应用价值。     

新型混合式统一潮流控制器及其调节特性分析

为了增大超高压、特高压输电线路传输容量,提高线路利用率,提出了一种基于改进型移相变压器(IPST)和小容量统一潮流控制器(UPFC)的新型混合式统一潮流控制器(IHUPFC)。在IPST结构、电压调节性能的基础上,推导了IPST与UPFC的容量配合关系。分析了IHUPFC在成本、性能方面比现有潮流调节装置的优势。并提出了考虑线路充电电容情况下的IHUPFC的控制策略。仿真结果表明,所提出的IHUPFC装置及其控制策略可精确调节线路潮流,潮流调节相对误差0.1%。IHUPFC简化了传统混合式潮流控制器(HPFC)的结构,降低了其制作难度及成本,并增加了其容量调节范围,具有广阔的应用前景。     

线间潮流控制器建模及潮流优化方法

线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)作为第3代柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)的代表性设备,具有强大的潮流调控能力。而IPFC的引入,会增加潮流优化(optimal power flow,OPF)问题的非凸性,导致其难以被准确、快速求解。为解决传统IPFC模型中等效电压源相角对应约束难以被凸化的问题,该文基于注入功率变量重新构造了IPFC的等效约束,并进一步利用数学变形、近似处理、二进制展开技术,对该模型进行凸化处理,将含IPFC的OPF问题从高度非凸的优化问题转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)问题。最终,在仿真算例中完成近似误差分析,并利用Matlab/Gurobi求解MISOCP模型。结果表明,所提优化方法计算精度高,求解速度快,显著降低了系统发电成本,可为综合型FACTS的在线优化调控提供理论和技术支撑。     

移相器技术在超高压电网中的应用

移相器技术是现代电力系统中重要的潮流控制手段之一。随着电力电子控制技术在移相器设计中的应用,其功能已从稳态潮流控制扩展至改善系统稳定性方面。在对国内外移相器技术的发展、应用及研究成果进行调研的基础上,探讨了移相器的工作原理、控制方法、概念设计及应用原则等主要内容,并结合移相器技术的发展、应用现状,对其在超高压电网的应用前景予以了展望。     

线间潮流控制器模型预测控制参数辨识研究

针对电力系统多设备运行状态下使用PI控制器动态响应慢问题,提出将模型预测控制(model predictivecontrol,MPC)应用于线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)的方法.首先对于电力系统实际运行时,IPFC的控制模型会受到系统参数变化的影响,从而影响系...     

典型牵引变电所负序与谐波的综合补偿

由于电气化铁道牵引供电系统结构和牵引负荷的特殊性,在负序、谐波、无功方面对电力系统可以造成很严重的影响。将一般形式的牵引变压器与综合潮流控制器（IPFC）相结合,通过检测得到综合补偿电流并以此为参考,采用基于不定频滞环SVPWM电流控制方法,控制综合潮流控制器基本消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。以一列运行的机车为对象,进行仿真研究,结果验证了上述模型可以实现设计目标。     

MMC-UPFC本体保护系统研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)作为高度可控的柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)装置,保护系统是其实现动态性能的保障,是安全、可靠、高效运行的基础。统一潮流控制器装置能否在电力系统中充分发挥其调节潮流、增强稳定性、提高电网传输能力等方面的作用,保护系统极为关键。综述基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的统一潮流控制器本体结构、本体保护配置、控制保护系统设计、本体保护对系统的影响4个方面的研究,分析国内外研究现状,评述各种保护方案的优缺点,指出研究的重点、难点,并对相关技术的发展趋势与仍需解决的关键性问题做出展望。     

一种新型的统一潮流控制器

为了提高电力系统稳定性,统一潮流控制器UPFC的并联和串联部分应分别位于电压下降、潮流变化最明显的地方。本文将统一潮流控制器的串联部分和并联部分分离并延长它两之间的距离,这使UPFC串联和并联部分安装在不同地点提供了可能。用PSCAD软件搭建一个新型的统一潮流控制器模型。仿真结果显示,新型UPFC具有同样的控制功能,尽管其传输容量稍小,但是新型UPFC串并联部分分离的结构特点,使工程上UPFC的安装问题上更具灵活性,具有广阔的应用前景。     

可控相间功率控制器潮流控制特性研究

阐述了基于相间功率控制器(IPC)的通用电路模型,分析了IPC在联络线潮流控制方面的特性和晶闸管控制串联电容器(TCSC)的工作特性,提出了一种可控相间功率控制器(TCIPC)的结构。此种TCIPC能够灵活、快速、连续的对联络线功率进行控制,并可以运用较小的电容器获得较宽的参数调节范围。TCIPC潮流控制仿真分析结果验证了此模型可以控制联络线潮流的有效性。     

同相牵引供电系统控制策略研究及仿真分析

针对电气化铁道的谐波、无功、负序及电分相等问题,讨论了采用Scott平衡变压器与综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电系统。提出IPFC直流侧电压PI均值前馈控制策略,可准确控制变压器副边电流幅值均衡,实现系统负序的完全补偿。为改善传统控制方法谐波含量高、直流侧电压波动大的不足,提出直流侧电流均值前馈控制策略。所提方法使系统具有良好的动态特性、稳定性及较小的稳态误差,且在牵引和再生制动工况下均适用。仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。     

潮流和最优潮流分析中FACTS控制器的建模

综述了最近FACTS控制器的数学模型在电力系统潮流和最优潮流分析中的新进展.不仅讨论了单换流器FACTS控制器,如静止同步并联补偿器(STATCOM)和静止同步串联补偿器(SSSC);而且也讨论了多换流器FACTS控制器,如统一潮流控制器(UPFC)、相间功率控制器(IPFC)、通用统一潮流控制器(GUPFC)和电压源型直流输电(VSC HVDC).此外还讨论了基于电压源换流器技术的HVDC的数学模型.不仅涵盖FACTS控制器的单相数学模型,而且也涉及FACTS控制器的三相数学模型.此外,还探讨了多换流器FACTS控制器的电流、电压以及功率等不等约束在潮流计算中的数学模型及计算机实现.     

一种改进型线间直流潮流控制器的仿真与实验

将直流潮流控制器引入高压直流电网中能有效提高其输电线路直流潮流控制能力。在充分研究现有直流潮流控制器的基础上,提出一种改进的线间直流潮流控制器,具有结构、控制简单以及可实现线路潮流反转等优点。详细分析该线间直流潮流控制器的工作原理及运行工况。在PLECS仿真软件中搭建三端直流输电系统仿真模型,通过4种仿真工况验证该潮流控制器的有效性及稳定性。在实验室中搭建一套三端环网式直流输电系统和该潮流控制器的原理样机进行实验验证。实验结果表明,该潮流控制器能实现多种工况下的潮流控制,具有良好的稳定性和应用前景。