柔性交流输电技术在智能电网中的应用

智能电网对输变电系统提出了灵活调节、高效输送、稳定可靠的要求。柔性交流输电技术为智能电网提供了解决方案。文中对各种类型的FACTS设备进行了简要的介绍,对可能在智能电网中应用的四种综合型FACTS设备进行了重点阐述,介绍了其基本结构和工作原理,分析了各种设备的优点及不足。总体上讲,FACTS技术为交流输电网提供快速、连续和精确的控制手段以及优化潮流的能力,同时能够保证系统稳定性。从我国电网智能电网的发展而言,采用经济有效的、相应的FACTS技术,充分发挥智能电网的潜力已成为必然趋势。     

UPFC接入大电网新能源系统的综合输电控制技术

随着新能源发电的迅速增加和能源供需广域平衡需求的日趋迫切,含新能源的大电网对柔性交流输电技术(FACTS)提出新的更高要求。在总结新能源发电背景和储能、MMC、WAMS等新兴技术的基础上,分析新能源的发电特性,对UPFC等FACTS接入电力系统的输电控制技术进行全面总结。针对UPFC接入新能源系统的潮流、稳定运行、电能质量等控制问题,提出了大电网新能源系统的关系结构模型及解决问题的思路,并指出UPFC控制技术与储能技术、新能源功率预测技术相结合,是减少因新能源发电并网而增加旋转备用容量投资的有效途径及重要方法。     

UPFC对电网潮流及电压支撑能力的研究

苏州南部电网的电力受季节变化潮流分布影响较大,在部分方式下断面存在"卡脖子"的现象,拟通过加装500kV统一潮流控制器(UPFC)来解决该问题。介绍了UPFC的应用现状,对UPFC在苏州南部500 kV电网的需求进行了分析、计算,论证了UPFC装置在潮流控制以及电压支撑方面所起的作用,结果表明,加装UPFC后,有效解决了该电网线路的输电瓶颈及直流双极闭锁后大面积的限负荷问题。     

UPFC控制方法研究

论文通过开关函数建模法确定统一潮流控制器(UPFC)的数学模型；在park变换的基础上，基于预测电流设计UPFC的d-q轴解耦控制方案。论文利用电压空间矢量脉宽调制法推导出UPFC各桥臂电力电子器件的开关状态。考虑到UPFC中间直流电容上电压控制的重要性，论文在传统PID控制的基础上，设计模糊自适应PID控制策略；MATLAB仿真结果表明，控制方案能有效地提高直流电容上电压的稳定性，改善功率波形，取得了类似扩大电容容量后的效果。系统可供同类设计参考。     

用UPFC提高交流输电能力的方法研究

提高交流输电系统输电能力是电力系统的重要发展方向。UPFC是FACTS中的典型装置,能有效控制交流电力系统参数。基于功率注入法,提出了一种考虑UPFC的输电系统潮流控制方法,讨论了UPFC的稳定控制域。该方法在不改变传统雅可比矩阵结构的同时,修正雅可比矩阵相应元素,联立潮流控制目标,利用传统潮流方法求解支路潮流。仿真结果表明在稳态条件下UPFC能在较大范围内灵活控制支路潮流,验证了本算法的有效性。     

统一潮流控制器(UPFC)的工程 实践及应用

随着负荷的发展,湖南电网负荷中心输电能力不足,潮流分布不均匀,输电断面卡脖子问题日益凸显。本文首先介绍了统一潮流控制器(UPFC)在国内外电网中的应用现状、在电网运行控制中发挥的作用及其技术的最新发展,介绍了UPFC的模型、功能及应用案例,以长沙电网负荷中心为例研究了湖南电网的概况和存在的问题,得出了在湖南电网中加装UPFC解决运行控制中存在问题的可行性建议。     

基于SPWM控制的UPFC开关函数数学模型

针对目前统一潮流控制器(UPFC)输出建模方法和拓扑建模方法的不足，通过引入正弦脉宽调制(SPWM)控制下的开关函数概念，建立可反映UPFC装置内部开关特性和运行机理的基于SPWM控制的UPFC开关函数数学模型。该模型清晰地指出了UPFC最终的输入控制量和输出量，并考虑了串、并联变压器的不同变比及三相电网电压的不平衡，较原有输出模型更具一般性。     

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/BESS接入大电网新能源系统的功率平衡跟踪控制

随着大规模新能源发电并网、大容量高效变流器等新技术的相继涌现,能源供需广域平衡对柔性交流输电技术提出了新的要求。为了解决波动性和间歇性新能源电力的消纳并网问题,平衡源、荷功率波动,增强系统稳定性和输电能力,提出一种新型的基于蓄电池储能系统(batteryenergy storage system,BESS)接入统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)的装置UPFC/BESS。通过建立大电网新能源系统的数学模型和设计UPFC/BESS功率的短时平衡、中长期峰谷、陡升陡降控制策略的方法,得出UPFC/BESS能够在最严重功率失衡情况下动态平衡新能源系统有功和无功功率的结论。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了含新型UPFC/BESS装置的仿真模型,仿真结果表明UPFC/BESS具有较强的有功调节和平衡能力,能快速调节源、荷的功率失衡,较好地平衡新能源电力的功率波动,对增强大电网功率安全裕度和降低电源备用容量的投资具有重要的意义。     

基于连续近似线性规划的含UPFC风电系统校正控制决策方法

提出了一种基于连续近似线性规划的含统一潮流控制器(UPFC)风电系统校正控制决策方法.首先,讨论了含UPFC系统的潮流解耦计算方法.然后,在考虑风电及负荷预测误差的条件下,应用机会约束规划理论建立校正控制决策问题数学模型.为求解非线性不确定系统优化问题,分别计算不确定变量与控制参量对线路传输容量、电压及频率等状态变量的...     

500 kV苏南UPFC控制功能研究及性能试验

为解决苏州南部500 k V电网供电能力提升、特高压直流功率消纳等问题,投运了世界首套500 k V统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程。本文针对苏南500 k V UPFC工程应用情况,结合电网潮流调节需求分析,梳理了UPFC系统关键控制性能指标及控制功能要求,并在工程系统试验期间对相关的控制功能和性能进行重点测试,主要包括:苏南UPFC工程稳态控制精度、动态响应指标等基本性能指标,以及N-1紧急功率控制、电网故障UPFC闭锁及自动重启动控制的功能和性能等,用于检验UPFC控制能力及运行效果,并为后续工程建设、标准规范制定累积了重要实践经验和数据。     

UPFC运行点变化对电力系统稳定和控制性能的影响

统一潮流控制器(UPFC)的主要控制功能是潮流控制和电压控制,控制的水平由控制器的设定参考值决定。它们也是文中所指的UPFC的控制运行点,即UPFC安装线路上由UPFC调节达到的输送的有功和无功水平,以及安装母线上由UPFC控制达到的电压水平。文中讨论了UPFC控制运行点变化对电力系统稳定性的影响。同时还发现,控制运行点在较大程度上决定了控制器的控制性能和2个UPFC之间的交互影响。通过2个装有UPFC的电力系统的仿真结果证实了文中的讨论。     

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。     

500 kV统一潮流控制器在苏州南部电网的工程应用

报道了500 kV统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）示范工程在苏州南部电网的应用情况,工程于2017年年底建成投产,建成后将成为世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程。首先介绍了苏州南部500 kV电网发展概况和存在的问题,分析了利用常规解决措施（线路导线增容、新增输电通道）解决上述问题时遇到的困难。然后给出了利用UPFC解决苏州南部500kV电网中存在问题的方案,详细论述了在苏州南部500kV电网应用UPFC的接入方案、接入效果、工程实施难度和投资成本。最后通过技术经济比较,分析了苏州南部UPFC示范工程的经济效益和社会效益。分析结果显示,示范工程投运后可以有效缓解苏州南部电网中存在的直流小方式下供电能力受限、无功支撑不足、直流换相失败风险大及直流双极闭锁后应急拉限电多等问题,同时较常规解决措施具有较好的经济性和较小的实施难度。苏州南部UPFC工程对在更高电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。     

基于实时数据同步交换技术的统一潮流控制器监控系统

研制了一种基于实时数据同步交换技术的统一潮流控制器(UPFC)监控系统,阐述了UPFC的基本工作原理,介绍了其结构、功能和通信特点。该监控系统利用双口RAM 作为共享的数据缓冲区,实现实时数据的同步交换。系统以同步并行方式工作,确保了监控的实时性。系统采用模块化设计,有很好的兼容性和扩展性。为提高可靠性,该系统还具有自检功能。     

UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化,针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统,然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE 118节点系统的仿真对比结果表明,所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷,有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化,在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外,该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的柔性交流输电系统(flexibleAC transmission system,FACTS)装置。     

统一潮流控制器的建模与控制研究综述

灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术是近几年来出现的一项新技术,统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是ＦＡＣＴＳ控制器中乞今最全面的控制器,可提供对传输线路参数（即电压、线路阻抗和相角）的全面动态控制,能够快速控制传输线路的有功和无功功率及母线电压。首先由考虑ＵＰＦＣ的电力系统潮流调节问题讨论了ＵＰＦＣ的建模,然后从控制角度综述了目前国内外研究ＵＰＦＣ的最新成果,概述了ＵＰＦＣ的各种控制策略,并分析了ＵＰＦＣ     

计及统一潮流控制器的电力系统状态估计

应用灵活交流输电系统（FACTS）技术可对电力系统潮流进行灵活控制,从而充分发挥现有电力系统的潜力,其中统一潮流控制器（UPFC）是FACTS的重要组件之一。基于传统状态估计模型,通过利用UPFC的功率注入模型,将它对于状态估计的作用转移到所在线路的量测节点上,提出了计及UPFC的状态估计模型。该方法可以完整计及UPFC对电力系统的影响,同时能有效利用原有的状态估计算法程序。算例表明所提出的模型有效、可行,具有一定的实用价值。     

适合城市电网的级联型统一潮流控制器

为提高上海地区10 kV电网的供电可靠性,需要潮流控制能力强的柔性交流输电(flexible AC transmissionsystems,FACTS)装置来实现10 kV电网的合环运行,而统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)就是一种很好的选择。文章对基于H桥级联技术的UPFC拓扑结构进行了研究,通过仿真实验对级联型UPFC的动态性能进行分析和验证。仿真实验结果表明,省略掉串联变压器的H桥级联型,UPFC能够有效控制线路潮流并维持直流电压恒定,采用脉宽调制技术有效消除了中低次谐波。