基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

多变量统一潮流控制器最佳变量配对选择的研究

利用控制理论中的相对增益矩阵（RGA）方法对统一潮流控制器（UPFC）的多个控制回路间的耦合程度进行了定量分析，确定了UPFC的最佳变量配对关系。在此配对方案下UPFC控制回路间的耦合程度非常薄弱，因而不需采取解耦措施即可实现协调控制，简化了UPFC控制规律的设计。分析结果表明最佳变量配对关系对运行方式的变化不敏感，因而具有固定性和可行性。仿真结果验证了UPFC最佳变量配对关系的合理性和有效性。     

含UPFC的灵活交流输电系统最优潮流控制

潮流计算和无功优化计算是电力系统非常重要的计算,两者都包括在电力系统最优潮流（OPF）问题中,灵活交流输电系统（FACTS）的出现需要对传统的潮流计算进行修正,利用遗传算法探讨了含统一潮流控制器（UPFC）的灵活交流输电系统最优潮注控制问题,计算机仿真表明,该方法可有效解决含UPFC的灵活交流输电最优潮流控制。     

UPFC抑制电网强迫振荡研究

为了抑制电网系统强迫振荡,首先通过整定合理统一潮流控制器(UPFC)主控制器参数,利用UPFC自身的动态控制作用提高系统阻尼水平;然后在其主控制器中加入辅助控制器,通过跟踪强迫振荡功率波动量并输出反相功率波对其进行抵消,从而进一步提高系统阻尼,增强UPFC对系统强迫振荡的抑制能力。在PSASP仿真平台中搭建模型,验证了所提UPFC主控制器及辅助控制器能有效抑制系统区域间联络线上的强迫振荡,从而尽可能减小强迫振荡对系统造成的损害。     

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.     

统一潮流控制器接入对距离保护的影响及对策

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)接入交流系统将改变传输线的潮流,进而对距离保护产生重要的影响。为了研究UPFC的接入对线路距离保护的影响,文章建立了UPFC直流侧电压的暂态数学模型,进而推导出在UPFC存在时阻抗元件的测量阻抗表达式。通过定量分析测量阻抗在阻抗复平面上的轨迹变化,发现UPFC的串联侧注入电压改变阻抗元件的动作边界。为了减小UPFC对距离保护性能的影响,提出了距离保护的偏移圆特性,并配合功率方向元件构成完整的距离保护方案。在MATLAB/Simulink中建立UPFC系统模型,仿真结果表明,与基于广义回归神经网络的自适应保护方案相比,所提出的距离保护方案具有更高的可靠性、选择性和灵敏度。     

统一潮流控制器近端母线的短路电流计算方法

针对目前实际投运的统一潮流控制器(UPFC)及其采用的故障控制策略,基于电网络理论推导了UPFC近端母线短路电流的计算方法。使用UPFC串联线路对故障母线的转移导纳描述了UPFC的近端母线,由于UPFC串联侧在近端母线故障时立即被旁路保护,导致故障母线的戴维南等值电势发生突变,进而对短路电流的计算结果产生影响,计算结果的相对变化与UPFC故障前运行电压和电流分布系数有关。在IEEE 9节点系统中,研究了运行条件变化以及UPFC参数变化对短路电流的影响,并使用PSCAD对计算结果进行了仿真验证;在IEEE 118节点系统中,分析了UPFC对大规模电网短路电流的影响。结果表明,UPFC对其两侧母线短路电流的影响相反,且对近端母线短路电流的影响随着电气距离增大而减小。     

计及UPFC的220 kV分区电网运行可靠性研究

随着电网互联规模的不断扩大,电网的电力电子化不断增强,给电网的运行可靠性带来了新的挑战。统一潮流控制器(UPFC)作为调节潮流能力最强的柔性交流输电(FACTS)设备,我国已经实现其自主设计、研发并成功投运于南京西环网。通过建立含UPFC的运行可靠性模型,并对南京西环网进行运行可靠性分析以及效益评估。算例结果表明,UPFC能够有效提高区域电网的运行可靠性,具有可观的经济效益。     

500 kV UPFC对工频变化量方向保护的影响分析

作为灵活交流输电系统(FACTS)的典型应用之一,统一潮流控制器(UPFC)可对线路的有功和无功潮流进行快速调节。考虑UPFC保护系统在交流线路故障后可快速将UPFC从系统中隔离,在UPFC安装处形成功率变化量源,从而对工频变化量方向保护造成影响。以国内某实际500 kV UPFC工程为依托,介绍了UPFC的工作原理及其保护系统设计,依据工频变化量方向保护的动作原理,以UPFC本侧保护为例,定量分析了正反向故障时的工频变化量阻抗特征。正方向故障时,工频变化量阻抗仍近似反映为系统阻抗与线路阻抗之和的相反数,工频变化量保护可靠动作。反方向故障时,故障后测量电压跌落至0.917 p.u.以下是工频变化量方向保护可靠不误动的充分不必要条件,而电压变化量补偿系数λ的实部小于-1是工频变化量方向保护误动的充分必要条件。进一步地,也提出了相邻线路保护的电压变化量补偿系数λ以及定量分析结果。RTDS仿真结果验证了理论分析的有效性和准确性。     

双回 UPFC 在安徽电网应用的可靠性分析

统一潮流控制器可以优化电网潮流分布,提高系统输电能力。实际应用时,UPFC接入后系统的可靠性水平变化是UPFC接入方案需要考虑的重要因素。针对安徽电网随着网架规模的不断扩大而出现的潮流分布不平衡问题,提出双回UPFC结构在安徽电网的应用方案,并论证其必要性;然后,建立双回UPFC元件的可靠性模型,基于蒙特卡洛模拟和最优负荷削减,编写含双回UPFC的电力系统进行可靠性评估算法;最后,基于电网实际数据,分析UPFC接入后对系统可靠性的影响,并验证UPFC应用方案对电网可靠性的改善能力。