UPFC控制器的设计

采用功率模型描述含UPFC的网络方程,在该网络方程基础上并联侧采用电压控制/无功电流控制,串联侧采用自动潮流控制/电压注入的控制策略。提出了UPFC控制器物理实验装置的实现方案。仿真结果证明采用该方法,UPFC能快速有效地改善系统的电压和潮流。     

UPFC控制器设计

分内部控制和外部控制2部分对统一潮流控制器(UPFC)进行控制器设计.内部控制采用SVPWM控制,负责提供UPFC串、并联侧电压源逆变器的触发信号,并采用一种改进的相位求解方法解决了期望输出电压矢量相位计算过程中的数值溢出问题.外部控制采用在全论域范围内带有自调整因子的变间距模糊交互控制.负责产生UPFC串、并联侧逆变器所需的控制矢量.运用Matlab仿真工具对含UPFC的单机无穷大系统进行了仿真研究.仿真结果表明所设计的UPFC可以有效地控制线路潮流、节点电压和UPFC直流侧电容电压.并且具有响应速度快、超调小、控制精度高、鲁棒性强的优点.     

UPFC稳定控制器的研究及应用

在统一潮流控制器(UPFC)上加装稳定控制器,可以提高弱阻尼系统的阻尼水平,但是稳定控制器安装位置及反馈信号的选择对控制效果影响较大.建立了包含稳定控制器的UPFC的9阶数学模型,该模型考虑了直流电容的动态响应,并且包括了并联侧的电压控制及串联侧的功率控制,可比较详细地反映稳定控制器对UPFC性能的影响,稳定控制器可根据需要安装在UPFC的并联侧或串联侧.基于该UPFC数学模型,在装设了UPFC的弱阻尼连接多机系统中,推导全系统的状态方程,利用全系统状态方程的信息计算UPFC稳定控制器的最佳安装位置及有效的反馈信号,然后使用计算结果设计相应的UPFC稳定控制器.使用EMTDC对一个装设有UPFC两区域弱阻尼连接系统进行了仿真计算,仿真结果表明,利用所提方法设计的UPFC稳定控制器可以明显提高该系统的阻尼水平.     

基于特征电压注入的UPFC接入线路三相自适应重合闸方案

输电线路自适应重合闸技术的难点在于故障性质的准确判别.针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路的故障场景,利用UPFC灵活的可控性,文中提出基于特征电压注入的三相自适应重合闸方案.首先,通过切换UPFC串联侧模块化多电平换流器(MMC)控制方式,采用定U/f控制注入特征电压.在此基础上,通过判断线路是否产生特征电流识别永...     

UPFC控制及动态特性实验研究

基于传统的比例—积分控制,提出了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)并、串联侧解耦的系统级控制策略,其控制目的是在并联侧维持UPFC并入点的交流电压和直流侧电容电压,在串联侧控制线路有功、无功潮流。文章首先介绍了所研制的UPFC实验系统平台,并在此基础上详细地给出了UPFC系统级控制器的硬件实现,实验平台的通用性决定了不同控制策略可以较容易地实现。为验证所提出的控制策略的控制效果,文中将UPFC实验装置嵌入至自行搭制的等效双机实验系统中,实验结果与 PSCAD/EMT DC仿真环境下的时域动态仿真结果十分相似,从而得到了良好的UPFC动态特性。     

UPFC模糊控制器优化设计

统一潮流控制器(UPFC)为现代电力系统的安全、稳定、经济运行提供了有效途径。文中采用分层自适应遗传算法寻优UPFC模糊控制器的量化因子和比例因子,基于智能权函数法设计模糊控制规则。所设计的UPFC模糊控制器充分利用了遗传算法的参数优化能力和模糊控制的鲁棒性。采用Matlab对含UPFC的单机无穷大系统进行了仿真。仿真结果表明所设计的UPFC模糊控制器可以有效地调节UPFC所接入处的母线电压、稳定UPFC直流侧电容电压、控制输电线路的潮流,并且响应速度快、控制精度高、鲁棒性强。     

含统一潮流控制器的电力系统次同步谐振特性

基于dq解耦矢量控制原理推导和建立了统一潮流控制器(UPFC)装置控制策略和仿真模型,该模型可快速跟踪UPFC有功/无功功率调节指令,还可有效调节直流电容电压、并联侧换流器接入节点交流电压。综合采用复转矩系数法和基于PSCAD/EMTDC的时域仿真方法研究了UPFC串/并联侧变压器-换流器投入运行前后,及UPFC输送功率不同时系统的次同步谐振(SSR)特性。研究发现,UPFC并联侧变压器-换流器对系统SSR特性影响很小,而UPFC串联侧变压器-换流器投入运行后会显著改变系统谐振特性;UPFC输送的有功/无功大小对系统的SSR特性影响很小。相关研究成果可为UPFC控制器设计及含UPFC和串补的输电系统规划和运行提供参考。     

UPFC并联侧双环控制策略的研究

从统一潮流控制器（UPFC）并联侧系统数学模型出发,设计了UPFC并联侧双环控制系统,内环用电流解耦控制器实现dq轴电流解耦,外环用d轴控制直流电容电压,q轴控制节点电压的PI控制方式,同时加入电流前馈控制环节和电流反馈控制环节,提高了系统精度和响应速度。仿真系统采用高电压等级,并使用标幺值方法分析和计算各类控制器的参数,通过仿真验证了所设计系统的准确性和有效性。     

遗传算法在UPFC的PID控制器参数优化中应用

阐述了统一潮流控制器(UPFC)的原理及其控制器设计,采用串联侧输出电压、并联侧输出电流的横向分量和纵向分量为控制量,建立了比例积分(PI)控制时的系统方程.以含UPFC的单机无穷大系统进行仿真,结果表明UPFC可提高系统暂态稳定性.利用遗传算法对PID控制器参数进行优化,采用偏差绝对值对时间的积分性能指标作为最小目标函数,同时加入控制输入的平方项并引入惩罚功能,以防止控制能量过大和超调.仿真结果显示,参数优化后系统暂态过程变短,相关量的波动降低,进一步提高了系统的暂态稳定性能.     

UPFC有功控制引起的交互影响研究

统一潮流控制器(UPFC)的多个控制器之间存在交互影响,这种交互作用会影响控制器的工作性能。分析了UPFC有功参考值的变化对电压控制器所控电压的影响,阐述了利用数学公式反映其影响的方法的局限性。利用PSCAD/EMTDC时域仿真,得出了电压动态数据,并用来拟合Logistic模型,得到有功补偿度变化量对节点电压变动值影响的数学表达式。该数学表达式能够针对不同有功补偿度变化量进行交互影响程度的预测,有利于分析UPFC有功潮流控制给并联侧电压控制器运行带来的影响。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调节能力分析

研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，用q轴分量控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使UPFC有良好的潮流调节性能。     

UPFC控制的协调设计———变参数开环解耦控制方法

对统一潮流控制器(UPFC)可控参数域的研究结果表明:UPFC的控制性能受到2个因素的影响:一个是其对控制运行点变化的鲁棒性,另一个是不同控制之间的交互影响.文中提出了一种基于人工神经网络的UPFC变参数开环解耦控制设计方案,以保证UPFC对控制运行点变化的鲁棒性,解决不同控制之间的交互影响问题.     

UPFC在线运行优化辅助决策应用功能设计

由于缺乏UPFC实时运行优化指导工具,UPFC强大的潮流控制能力无法灵活发挥。基于智能电网调度控制系统设计了UPFC运行优化辅助决策应用功能,根据实际UPFC工程限额工作模式下潮流计算特点,求解UPFC控制措施灵敏度,利用在线丰富的计算资源,进行UPFC多控制目标集群并行计算,获取UPFC静态安全控制措施和潮流优化控制措施。该应用功能可利用UPFC控制能力提高电网运行的灵活性,为调度运行人员提供辅助决策。苏州南部电网500 kV UPFC工程算例分析说明了UPFC在线运行优化辅助决策计算流程,结果显示所提方法可有效解决UPFC近区静态安全问题,并优化近区网络损耗。     

UPFC动态模型在电力系统动态分析中的实现

在计及直流电容器动态的UPFC动态模型的基础上,引入交替迭代法实现 了UPFC动态模型与电力系统的接口。应用这种接口处理方法,对含UPFC的电力系统进行了动 态仿真分析。仿真过程中,UPFC的并联侧控制为定端电压控制和定直流电容电压控制,而串 联侧为定线路功率控制或定串联补偿控制。仿真结果表明在UPFC动态模型中计及电容器充 放电动态的必要性,以及接口算法的有效性。并且可以看出不同的控制系统下UPFC的控制性 能差别很大,反映了UPFC在系统中的应用效果对其控制系统的依赖性     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调控性能分析

本文研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡以及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，而用q轴分量来控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。最后实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使得UPFC有良好的潮流调节性能。     

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。     

阻塞调度中统一潮流控制器控制参数的整定方法研究

提出一种在阻塞调度中UPFC控制参数的整定方法。针对调节线路潮流，把UPFC串联等效源的幅值和相位作为其在阻塞调度中的控制参数。采用逐步优化、分步调节来确定UPFC的控制参数：先固定相位参数，进行“横向”调节。在这种调节方式不能满足系统潮流调整需求时，再把幅值参数固定在限值，进行“旋转”调节，来充分发挥UPFC的潜力。每一步调节的过程可以表述为含有UPFC控制参数的优化潮流问题，采用非线性内点方法对其进行求解。最后用算例对该方法的可行性和有效性进行了验证。     

应用UPFC控制电力网络潮流的研究

本文在分析ＵＰＦＣ的电路原理后,导出了ＵＰＦＣ的动态数学模型,提出了基于网络阻抗法的ＵＰＦＣ机网接口算法,设计了ＵＰＦＣ控制系统。应用接口算法、ＵＰＦＣ的动态数学模型以及ＵＰＦＣ控制系统对含ＵＰＦＣ的电力网络进行了仿真计算。计算结果表明接口算法和ＵＰＦＣ控制系统有效性。     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。