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。     

统一潮流控制器功率解耦控制策略的研究

针对统一潮流控制器(UPFC)在调节电力线路潮流过程中存在的有功和无功功率相互影响等问题,通过分析UPFC数学模型,从UPFC实现传输线路潮流调节作用的角度出发,提出了并联变流器稳压控制、电压电流双闭环控制方法和串联变流器电压、电流、功率三环解耦控制策略,实现了UPFC直流电容电压恒定、输入端交流母线电压稳定和独立调节有功、无功潮流的功能。通过搭建UPFC并网仿真模型,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略：首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明：所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。     

阻抗跟踪对UPFC交叉解耦控制策略的改进

统一潮流控制器（UPFC）的交叉解耦控制具有潮流调节迅速、稳定性好的优点,但是其功率环反馈系数按固定参数设定,因而鲁棒性较差。文中以阻抗跟踪法改善交叉解耦控制的鲁棒性。该方法将功率环的反馈系数由固定参数改变为线路阻抗的跟踪值,在保证交叉解耦控制原有良好潮流调节性能的同时能够对不同的线路阻抗实现潮流调节。同时,阻抗跟踪法没有引入新的采样信号,易于实现。仿真结果证明了这种控制方法具有良好的鲁棒性。     

新型可控电抗的潮流调节方法

提出了一种新型控制电抗方法－交耦电抗法,能独立快速地调节线路电抗,无高次谐波。文章阐明了调节原理、可控电抗特性、分析了线路功率调节特性,调节装置电流、电压和所需容量随调节参数的变化规律。通过实际系统计算,所需设备容量不大,技术实现容易,是一种简单经济潮流调节方法。     

基于稳态特性的特高压半波长与直流混联系统电压无功控制

基于半波长输电系统准稳态模型,建立了特高压半波长与直流混联系统,即通过直流线路异步联网的系统间接入半波长输电线路的系统方程,结合直流线路滤波器投切、送受端无功补偿装置等,研究了半波长输电线路两侧端口处系统电压和无功特性,提出了半波长不同送电功率和直流运行功率变化时基于系统的稳态潮流特性的特高压半波长与直流混联系统的送受端联合电压无功控制方案,分析了不同送电功率和负载功率因数情况下半波长输电线路的电压和电流分布特性,以及直流运行功率变化对半波长输电系统潮流电压的影响。     

给定线路功率的控制潮流求解方法及应用

介绍一种新的控制潮流算法。该算法考虑了发电机有功—频率特性曲线和无功—电压特性曲线的调节特性,避免了常规潮流对PV、PQ及平衡点的假设,有效地解决了电力系统调度运行中通过调整发电机出力使某些重要线路的传输功率维持在给定值的问题。特别是系统受到负荷扰动时,该算法能快速确定各机组的出力。对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的。     

一种可调电感控制线路潮流的方法

在分析了与线路电流垂直和与母线电压平行的串联电压与线路电流关系的基础上,提出了通过调节与线路电流垂直的串联电压来调节线路电流幅值,通过调节与母线电压平行的串联电压来调节线路电流相位的控制策略,从而实现了对线路电流的有效控制,在此基础上提出了一种新型的潮流控制方法,它通过调节可调电感,在三相静止坐标系中实现了线路有功潮流和无功潮流的解耦控制。同时还提出了与该潮流控制方法对应的线路潮流调节装置,该装置提供的串联电压等效于两个可以独立控制的电压分量之和,其中一个分量与母线电压平行,另一个分量与线路电流垂直。该调节装置由变压器、可调电感和电容器等元件构成,这些元件均已成功地应用于高压系统或超高压系统。经过多年的研究,目前已有一些高性能的可调电感成功地应用于电力系统中,这为该潮流控制装置以经济和可靠的方式应用于高压系统或超高压系统提供了条件。本文还提出了线路潮流调节装置中的关键元件的选择原则以及它们与装置的潮流控制能力的关系。     

南京电网UPFC潮流控制特性的综合性研究

中国第一台统一潮流控制器(UPFC)已于2015年底在江苏南京建成并投入实际运行。未安装UPFC之前,南京主城西部电网面临着主要输电走廊潮流分布不均衡的问题。南京UPFC通过调节铁北—晓庄220 k V安装线路的传输功率,改善整个南京西部电网潮流分布。主要针对南京UPFC强大的潮流控制特性展开综合性的研究。首先,依据潮流控制基本原理,详细推导了UPFC潮流控制方程。其次,依据南京电网实际运行数据,推算出南京UPFC潮流控制域,探究潮流控制域内调节功率变化对于控制参数的影响规律;计算分析南京UPFC提高线路传输功率和平衡潮流分布能力的大小,以及南京电网负荷中心容量提升上限。最后,通过计算含UPFC的电力系统最优潮流(OPF),分析得出南京UPFC潮流控制域内调节功率的改变对OPF计算结果的影响规律。     

适用于双回线路的统一潮流控制器系统结构优化分析

统一潮流控制器(UPFC)可以快速灵活地控制线路的潮流,改善电网的潮流分布特性。对于国内大部分110kV及以上电网采用的双回线路结构,需要对双回线路同时进行潮流控制才能优化电网潮流,而目前已投运UPFC工程的系统结构均不适用于双回线路。文中以南京西环网应用UPFC工程为例,根据电网的实际应用需求,分析了双回线路UPFC控制的特点,给出了适用于双回线路应用UPFC工程的较优系统拓扑方案,该方案具有较好的可靠性、经济性和灵活性。     

Power flow control schemes for series-connected FACTS controllers

Unified power flow controller (UPFC) and interline power flow controller (IPFC) are FACTS devices that can control the power flow in transmission lines by injecting active and reactive voltage components in series with the lines, using power converter modules, based on an externally regulated dc-link voltage. One key issue, in this application, is to find a relationship between the injected voltage and the resulting power flow in the line. In this paper, this relationship is derived analytically, and used to design two power flow control schemes. The proposed control schemes are applicable to any series-connected FACTS controller with the capability of producing a controllable voltage. In this paper, the proposed power flow control schemes are applied to a voltage-sourced converter-based IPFC, and the resulting control performances are examined using PSCAD/EMTDC simulation package. The simulation results show the effectiveness of the proposed power flow control schemes.     

新型直流电网潮流控制器及其控制方法

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进行了深入研究。基于新型潮流控制器的多种运行状态,设计了基于脉宽调制(PWM)的控制策略,并以其中一种运行状态为例,研究了各状态变量之间的关系。最后,在电磁暂态仿真软件中搭建等效三端直流环网模型,验证了所提出的直流电网潮流控制器拓扑方案与控制策略的可行性与有效性。     

具有限流功能的模块化直流潮流控制器及其控制

针对多端直流输电系统线路潮流控制自由度不足的问题,提出一种模块化直流潮流控制器,其采用模块化结构,便于多线间拓展,具备直流故障限流能力。首先,介绍了模块化直流潮流控制器的拓扑结构,建立了其等效电路模型,阐述了潮流控制和故障限流原理。然后,分析了模块化直流潮流控制器在潮流控制模式下的桥臂功率转移特性,研究了基于交流环流的桥臂功率平衡机理。在此基础上,提出了模块化直流潮流控制器的潮流分配控制和功率平衡控制方法,并详细说明了其在故障限流模式下的控制策略。最后,在PLECS仿真软件中搭建三端直流输电系统,验证了模块化直流潮流控制器在潮流分配、潮流反转、功率阶跃、故障限流等工况下的有效性。     

考虑新能源不确定性的互联电网交换功率鲁棒优化模型

高比例新能源及其不确定性增加了多区域交流互联系统交换功率控制的难度,为保证区域间联络线传输功率的协调分布及其波动相对均衡,提出了一种考虑互联电网外特性的交换功率稳定控制模型。考虑互联系统自动发电控制(AGC)参与因子与联络线潮流分布的关联关系,推导并构建了互联系统AGC下的潮流模型。进而,以联络线功率波动幅值最小为目标函数,建立了基于鲁棒优化的区域交换功率稳定控制模型,并提出了一种基于松弛法的协同演化算法对该模型进行求解。以双IEEE 14节点和IEEE 118节点测试系统为例进行仿真分析,将无优化与鲁棒优化计算结果进行对比,结果表明鲁棒优化可以有效应对新能源随机出力的影响,对于外特性的稳定性具有明显改善效果,并验证了所提算法的有效性和实用性。     

计及分布式发电的配电网快速潮流算法

通过研究配电网络的拓扑结构和无分支单馈线的潮流特性,对传统的前推回代潮流算法进行改进,提出一种新的基于辐射状网络的潮流计算方法.该方法将包含多条分支或非终端的配电馈线分解成一级一级的数条无分支单馈线进行潮流计算.此外,由于分布式电源和并联电容器在配电网侧的大量引入,考虑在潮流计算过程中将分布式电源和并联电容器作为PQ节点进行处理.并通过算例验证了该方法的快速有效性.     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

The influence of GUPFC FACTS device on small signal stability of the electrical power systems

In this paper a power injection model is presented for the Generalized Unified Power Flow Controller (GUPFC), which facilitates its representation in the electric power system (EPS). This model of the GUPFC device becomes an attractive option to be implemented in power flow and optimal power flow programs. An efficient structure for the GUPFC control system is also presented in the article. This can be used to represent the dynamics in both stability analysis of small perturbations, which is the focus of this work, and in transient stability analysis (large disturbances) of the EPS. Considering the most basic GUPFC configuration, the proposed structure can control four active and reactive power flows in two lines, the voltage at the common installation bus; addition to these characteristics inherent in the GUPFC, this device can provide damping for the electromechanical oscillations of the EPS, as a POD (Power Oscillation Damping) controller is coupled to the control loop. Simulations are performed on one multimachine test system, whose results are analyzed and discussed in this paper, in order to analyze the performance of the power injection model and its proposed control structure in the damping of oscillations.     

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。     

基于加权网络模型的电网潮流转移下危险线路识别

针对已有电网潮流转移路径搜索方法的不全面性,提出了基于加权网络模型的电网潮流转移下危险线路的识别方法。从电网拓扑结构和潮流分布的不均衡性2方面进行综合分析,建立了以线路电抗值和线路负载率倒数为边权的2种加权电网模型,再分别运用Floyd算法搜索最短传输路径,其所包含的线路即为危险线路。该方法综合考虑了连结节点的非均质特性对潮流转移的影响,能有效识别出与发电机直接相连的变压器线路,所识别得到的电网潮流转移下的危险线路更全面准确。基于多节点系统的仿真分析验证了该方法的正确性和有效性。