基于PSASP用户自定义的UPFC潮流控制模型

为建立与电力系统分析综合程序（PSASP）相适应的统一潮流控制器（UPFC）潮流控制模型,提出一种解耦控制方法。串联侧分别采用串联注入电压的q轴和d轴分量控制线路传输的有功功率和无功功率,并联侧基于瞬时功率理论,采用并联侧电流的q轴分量控制UPFC并联接入点母线电压,通过改变UPFC与网络接口节点的注入电流实现UPFC的潮流控制目标。在国内某500kV电网上进行了潮流控制计算,计算结果表明,所建立的模型正确、可行,完全可用于含UPFC的实际电网的工程研究和分析。     

基于功率注入法的UPFC潮流分析算法研究

基于功率注入法提出了一种舍UPFC的输电系统潮流计算模型,将UPFC引起的附加注入有功和无功功率作为独立的状态变量,避免了由于引入UPFC而引起的振荡或者发散,潮流的收敛速度快。IEEE-9节点系统验证了本算法的有效性。     

UPFC三节点功率注入模型及其工程应用

实际工程中会出现UPFC并联侧换流变压器接入低电压等级母线的结构。对该结构的UPFC进行仿真分析时,采用现有模型无法体现出UPFC对低压母线及与之相连的变电站、线路的影响。为解决上述问题,提出了一种UPFC三节点功率注入模型,并采用注入功率法,推导了UPFC三节点功率注入模型的数学表达式。利用电力系统综合程序(PSASP)的用户自定义模型(UD)功能,搭建了UPFC三节点功率注入模型。该模型将UPFC并联侧功率注入到低压母线上,克服了现有模型无法体现UPFC对低压母线及与其相连变电站及线路影响的缺点。将其应用于采用该种UPFC接法的南京UPFC工程中进行仿真计算,结果验证了该UPFC模型的精确性和可信度。     

基于PSASP的UPFC潮流控制建模与仿真

为了将统一潮流控制器UPFC(unified power flow controlle)r嵌入到商业软件中,采用节点注入电流法建立了UPFC的潮流控制模型。该模型通过控制UPFC串联侧节点的注入电流和并联侧节点的无功注入电流来控制线路潮流和UPFC接入点母线电压,其中,串联侧节点的注入电流通过功率目标方程直接求取,并联侧节点的无功注入电流通过引入被控母线电压的参考值与实际值的偏差求得。基于电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package)进行了算例研究,结果表明所建模型能有效实现UPFC的潮流控制作用,且具有较快的潮流追踪速度和较高的收敛精度。对其他FACTS(flexible AC transmission system)器件的控制建模具有一定的参考价值。     

含潮流控制器的改进节点附加注入法潮流计算

通过对常规节点附加注入法和常规牛顿法的剖析比较,得出了常规节点附加注入法收敛性存在问题的主要原因在于等效附加注入项处理得不够全面。在此基础上,提出了改进的节点附加注入法,该方法在潮流方程的节点功率不平衡量中引入新的修正项,使潮流的收敛性得到改善。另外,针对常规节点附加注入PQ分解法的线性收敛特性,应用斯梯芬算法或埃特金δ2加速收敛手续对其进行加速处理,使算法的收敛性在一定程度上也得到了进一步改善,并使计算效率得到比较明显的提高。算例分析结果说明了上述两种方法的良好效果。     

含潮流控制器的改进节点附加注入法潮流计算

通过对常规节点附加注入法和常规牛顿法的剖析比较,得出了常规节点附加注入法收敛性存在问题的主要原因在于等效附加注入项处理得不够全面.在此基础上,提出了改进的节点附加注入法,该方法在潮流方程的节点功率不平衡量中引入新的修正项,使潮流的收敛性得到改善.另外,针对常规节点附加注入PQ分解法的线性收敛特性,应用斯梯芬算法或埃特金δ2加速收敛手续对其进行加速处理,使算法的收敛性在一定程度上也得到了进一步改善,并使计算效率得到比较明显的提高.算例分析结果说明了上述两种方法的良好效果.     

基于直角坐标注入电流形式的多平衡节点潮流算法研究

对常规潮流计算中节点注入量由牛顿法的复功率改变为电流,修正方程中的不平衡量由计算有功和无功功率的偏差改变为计算节点注入电流偏差,对于PQ节点,雅克比矩阵只需修正对角块元素,简化了雅克比矩阵的变量元素.同时,针对常规潮流算法中功率不平衡量有一个平衡机承担问题,提出了一种处理多平衡节点的潮流算法,使功率不平衡量由多个发电单元分摊.该算法物理意义清晰,容易实现,收敛性好,给出的算例验证了提出算法的可行性.     

基于直角坐标注入电流形式的多平衡节点潮流算法研究

对常规潮流计算中节点注入量由牛顿法的复功率改变为电流,修正方程中的不平衡量由计算有功和无功功率的偏差改变为计算节点注入电流偏差,对于PQ节点,雅克比矩阵只需修正对角块元素,简化了雅克比矩阵的变量元素。同时,针对常规潮流算法中功率不平衡量有一个平衡机承担问题,提出了一种处理多平衡节点的潮流算法,使功率不平衡量由多个发电单元分摊。该算法物理意义清晰,容易实现,收敛性好,给出的算例验证了提出算法的可行性。     

基于连续潮流法分析UPFC对电力系统潮流的控制

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。采用基于功率注入法的统一潮流控制器（UPFC）稳态模型,结合连续潮流法分析了UPFC在电力系统中的潮流控制特性。最后算例表明,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潮流控制与优化的研究

FACTS对电力系统暂态的控制作用已被广泛认可,但对稳态方面的作用仍需要进一步的研究。文中基于功率注入法,建立了统一潮流控制器（UPFC）的稳态模型,分析了UPFC的潮流控制特性,同时通过三维立体图像形象地显示出UPFC的控制范围。基于该模型,UPFC的潮流控制研究可转化为一个优化问题的求解。通过求解最优潮流问题可得到UPFC所在支路的传输功率、系统发电费用和系统网损。IEEE-14和IEEE-30节点系统的优化结果表明：UPFC对系统局部范围内的潮流有相当大的调节作用,但对于系统范围内的经济性目标却作用有限。这说明UPFC稳态控制能力依赖于系统的运行目标,因此UPFC在稳态下的最佳控制策略应该是与相应运行方式相结合的区域目标下的优化控制。该结论对UPFC的选址也有一定的参考价值。     

A Lyapunov theory based UPFC controller for power flow control

Unified power flow controller (UPFC) is the most comprehensive multivariable device among the FACTS controllers. Capability of power flow control is the most important responsibility of UPFC. According to high importance of power flow control in transmission lines, the proper controller should be robust against uncertainty and disturbance and also have suitable settling time. For this purpose, a new controller is designed based on the Lyapunov theory and its stability is also evaluated. The Main goal of this paper is to design a controller which enables a power system to track reference signals precisely and to be robust in the presence of uncertainty of system parameters and disturbances. The performance of the proposed controller is simulated on a two bus test system and compared with a conventional PI controller. The simulation results show the power and accuracy of the proposed controller.     

一种新的UPFC潮流计算模型

以往的统一潮流控制器UPFC(Unified Powernow Controller)的潮流计算模型要用到牛顿一拉夫逊法进行迭代求解，需要重新编制与之相应的潮流计算程序，因此费时费力。现提出一种新的UPFC等值模型，该模型适合利用已有的商业软件计算潮流，无需因为UPFC加入系统而重新编制潮流程序，因而可以大大减少工作量。该模型的主要设计思想是将系统中的UPFC用注入功率和恒定电压等值表示，从而将UPFC从等值网络中移去。该模型分为两部分，第一部分适用于UPFC的控制方式1和方式2，第二部分适用于控制方式3和方式4。一个IEEE—9节点的算例验证了该模型的有效性。     

基于直流潮流的UPFC优化配置研究

在电力系统中采用UPFC装置可以调节线路潮流分布以及改善经济成本,因此在输电线路规划中,UPFC优化配置问题有比较高的研究价值。在UPFC直流潮流模型基础上,忽略功率损耗和无功功率,以发电机的经济成本作为目标函数建立UPFC优化配置数学模型,并采用Big-M法对其非线性潮流方程进行处理。将混合整数非线性规划问题转化为适应更多求解器的混合整数线性规划问题,对统一潮流控制器在线路中的安装位置和容量进行寻优。在Matlab中利用算例进行仿真计算,验证了该模型和策略的正确性和有效性。     

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。     

Fast transmission power control using UPFC under output voltage saturation

This paper presents an electric power control scheme in the transmission line using a UPFC (Unified Power Flow Controller). From the practical application viewpoint, the simultaneous realization of fast power response and reduced power converter capacity are desired. The authors propose a new power control scheme of the UPFC with a current minor control loop. Using the proposed control, the fast power response can be realized and the necessary power converter capacity can be reduced considering the voltage saturation of the converter. The effectiveness of the proposed algorithm has been verified by experiments. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(2): 66–74, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10220     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。     

基于初值估算和潮流可控范围的UPFC潮流收敛特性研究

变流器电压初值不合理或潮流设定值过大,将导致含统一潮流控制器(UPFC)电网潮流收敛到实际不可行解,或超过串联变流器的电压约束范围。提出基于初值估算的两阶段潮流算法,根据第一阶段常规潮流结果估算串联变流器电压相角,将其作为第二阶段潮流初值,解决了潮流收敛性对变流器电压初值敏感的问题。利用拓展雅可比矩阵,建立UPFC串联控制变量对潮流控制目标可调范围的灵敏度模型,量化串联变流器电压对潮流控制范围的影响,避免因控制目标不合理引起潮流发散或串联变流器电压越限。算例结果验证了所提算法的可行性和正确性。     

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。