基于背靠背VSC-HVDC同期并列装置转换为UPFC的策略研究

为了充分发挥基于背靠背VSC-HVDC同期并网装置的综合效益,结合此并网装置与统一潮流控制器(UPFC)装置电路结构上的差异,可在并网装置基础上增加一台三相变压器和若干断路器,通过相应的电气操作及转换策略实现并网电路向UPFC电路的平滑切换,并通过改变相应的控制策略实现UPFC的功能。该方法实现了背靠背VSC-HVDC在完成电网间同期并列后,装置退出并网运行而转入UPFC运行模式实现对联络线潮流的控制,从而实现了并网与联络线潮流的综合控制。使电网运行控制更加自动化、装置功能更加完整化,达到同一装置通过切换不同控制策略实现多种功能的效果,使设备得以充分使用、综合效益最大化。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上验证了所提方法与转换策略的有效性和可行性。     

南京西环网UPFC示范工程系统级控制策略研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在电网正常运行状态以及发生N-1故障时,其控制目标值的设定原则是工程实际的难点之一。以南京西环网UPFC示范工程为例,提出了一种具有线路功率越限控制功能的UPFC系统级控制策略。所制定的系统级控制策略在电网正常运行状态下,优先保证潮流控制目标;在系统发生N-1故障或因工况改变导致线路过载时,优先保证线路不超过其功率限值。在PSS/E中基于南京西环网的典型数据,对所提出的系统级控制策略进行了验证。仿真结果显示,所提出的UPFC系统级控制策略在系统正常运行以及系统发生N-1故障时,均能达到预期的控制效果,能够保证在示范工程投运后,南京西环网的安全稳定运行。     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

UPFC与发电机励磁多指标协调控制设计

针对统一潮流控制器(UPFC)与同步发电机励磁控制系统,结合控制系统控制特性及多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用多指标非线性控制算法,设计了统一潮流控制器(UPFC)的新控制策略,最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真.仿真结果表明,所设计的多指标协调控制系统能够很好的解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性.     

统一潮流控制器多目标协调控制策略研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)应用到电力系统中,具有调节线路潮流、维持母线电压、提高暂态稳定性等多种控制目标,然而这些控制目标的实现并不完全统一,若UPFC采用单一目标的控制策略,则不能满足电力系统多种运行工况的要求。为此,分析了UPFC各控制目标的实现原理和控制方法,阐述了它们之间的关系及存在矛盾的原因,在此基础上提出了UPFC多目标协调控制策略,采用模糊逻辑设计了附加控制器,能够根据系统运行工况自适应调整附加信号的大小,从而实现多目标之间的协调控制。该策略使得电力系统稳态运行时电压和线路潮流严格跟踪参考值,而电力系统发生暂态扰动后,在维持系统电压和线路潮流在允许范围内的同时能够最大限度提高系统的暂态稳定极限,增加系统阻尼,并快速抑制系统振荡。基于PSCAD/EMTDC四机两区域系统的仿真结果验证了理论分析的正确性及协调控制策略的有效性。     

UPFC新型多指标控制设计

针对统一潮流控制器（UPFC）控制系统模型及其控制性能中动、静态品质协调不足的问题,提出一种基于微分代数系统控制理论下的UPFC新型控制系统模型。并结合非线性控制设计中多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用微分代数系统控制设计方法,设计了统一潮流控制器（UPFC）的新控制策略。最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真。仿真结果表明,所设计的微分代数控制系统能够很好地解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性。     

UPFC新型多指标控制设计

针对统一潮流控制器(UPFC)控制系统模型及其控制性能中动、静态品质协调不足的问题,提出一种基于微分代数系统控制理论下的UPFC新型控制系统模型。并结合非线性控制设计中多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用微分代数系统控制设计方法,设计了统一潮流控制器(UPFC)的新控制策略。最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真。仿真结果表明,所设计的微分代数控制系统能够很好地解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性。     

UPFC的内层控制器设计

提出了统一潮流控制器(UPFC)的分层控制的设计原理,旨在解决复杂电力系统中UPFC的控制律的设计及其实现问题。基于H∞控制理论,论文设计了能连续、快速和稳定跟踪参考信号的换流器的GTO或IGBT触发信号的鲁棒H∞内层控制策略。该控制律中的所有变量均为本地可测量、计算可得参数或装置本身参数,从而与系统的运行方式无关并不依赖电网参数。在多种工况下对UPFC进行的仿真结果表明所设计的鲁棒H∞内层控制器具有较强的鲁棒性以及良好的工程实用性。     

基于Normal Form方法的UPFC多个功能控制器间交互影响分析

统一潮流控制器(UPFC)的重要特点之一就是它具有的多控制功能,包括潮流控制、电压控制和稳定性控制等等。然而时域仿真研究表明统一潮流控制器的多个控制器之间可能存在着较强的交互影响。本文研究了规范型(Normal Form)方法用于分析UPFC控制器间的交互影响问题的可能性,并引入一非线性交互指标定量地指示出控制器间的交互强弱程度。所提方法应用到新英格兰10机39节点系统,并通过时域仿真验证了所提规范型理论分析方法的有效性。     

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。     

多端口能量互补设备多工况协调控制

多端口能量互补设备在多工况下的稳定运行以及工况间的平滑切换是保证电网平滑运行的重要支撑。针对设备内分布式发电的波动性,基于分层控制策略,文中先提出了一种并离网模式下多工况划分方法,通过本地控制层与中央管理层两层间端口参数和控制指令的协调配合来维持设备在所提多个工况下的功率平衡。其次,又提出了一种改进的并离网平滑切换方法,并在此基础上加入电压监测来避免电压正常波动所引起的工况频繁切换。最后,在MATLAB中搭建3种典型运行场景的仿真模型以验证其可行性。仿真结果表明,直流母线电压在典型场景的工况切换过程中能够迅速恢复到稳定状态,且波动在0.5%以内;同时改进的并离网平滑切换方法能够在30 ms内实现预同步,能够满足稳定、快速的运行要求。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

上海电网220 kV统一潮流控制装置示范工程应用效果分析

结合上海特大城市电网特征和实际运行需求,分析了上海220 kV电网加装统一潮流控制器装置(UPFC)的必要性。确定了UPFC示范工程合理的选址方案,提出了220 kV蕴藻浜站UPFC示范工程的电气主接线、主设备参数以及控制策略。基于实时闭环仿真平台研究了加装UPFC对上海电网的影响。通过仿真验证了UPFC示范工程在提升电网传输能力、改善电网电压稳定性、实现分区无功就地平衡等方面的多重应用效果。     

光储直流微电网系统协调控制策略研究

为了更好地控制、管理和使用随机性较大的分布式可再生能源和需求波动较大的负载,文章对光储直流微电网系统内不同的变换器提出不同控制策略,通过不同控制策略控制变换器协调运行来保证系统的稳定运行,同时利用基于超级电容和蓄电池的互补特性设计了级联的拓扑结构组成混合储能系统,使系统稳定性进一步提高;并将系统分为多个运行模式,在所提控制策略下系统在多个模式间实现平滑稳定切换。最后对运行中出现的分布式光伏电源输出波动和负载变化情况在MATLAB/Simulink进行了仿真实验。结果表明,所提策略能有效抑制系统直流母线电压波动和优化混合储能的运行,提高了系统的可靠性和稳定性,验证了控制策略的有效性和可行性。     

统一潮流控制器的多变量控制设计

通过一实例,讨论报告了统一潮流控制器的多个控制器之间存在的交互影响及在负交互影响下,多个控制器设计安排的不合理性。文中建议对统一潮流控制器应设计１个多变量控制器来完成其具有的多个控制功能。并给出了这样１个多变量控制设计的成功实例。     

基于柔性负荷及UPFC的低频振荡抑制策略

随着电力系统结构日益复杂,越来越多的区域电网逐渐实现互联。如何提高电力系统稳定性、供电可靠性成为急需解决的问题。低频振荡是随着电网互联而产生的,给电网安全稳定运行带来了巨大的挑战。研究了大规模柔性负荷及统一潮流控制器(UPFC)相结合的协同控制策略,抑制电力系统低频振荡。建立基于频率反馈的大规模柔性负荷控制策略,并针对UPFC串联侧设计基于功率反馈附加控制策略。最后采用遗传算法对柔性负荷与UPFC协同控制策略的各参数进行优化,得到最优协同控制策略。通过算例验证了该控制策略的有效性。     

微网无缝切换控制策略研究

为缓解微网模式切换时带来的电压、电流冲击,通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网有差预同步控制方案。为保证储能逆变器控制策略同步平滑切换,提出了基于VSG及电流权值调节的无缝切换控制策略。为实现控制策略的软转换,令VSG控制与PQ控制共用电流内环,并通过电流权值调节2种控制策略的外环参考电流实现平滑过渡,保证了控制策略与PCC点开关的同步切换,避免了物理开关切换造成的电压、电流冲击,有利于微网的稳定运行。仿真验证了所提控制策略可行性和有效性。     

基于功率逐级切换控制的内河船舶负荷转供策略

针对我国内河流域港口岸电的船舶负荷转供过程的研究,为抑制并网后直接切断船侧柴电系统引起的逆功率与负荷波动问题,提出一种基于船侧负荷由船电转供至岸电的功率逐级切换控制方法。通过分析岸电对船侧负荷转供过程中的功率波动现象,给出基于功率超调和动态响应时间为指标的逐级切换的条件,以船侧负荷的电能质量指标为标准,通过对船侧同步电机的输出功率进行逐级调速控制,以降低功率波动以及频率偏移对负荷的负面影响,提高供电质量。通过SIMULINK平台搭建岸电系统模型进行仿真,对这一方法的仿真结果表明了所提出的策略的正确性和有效性,能够实现岸船两侧电力系统的并网后负荷的平稳过渡。     

多母线结构交直流混合微电网协调控制与模式切换策略

对于多母线结构的交直流混合微电网,实现多台变流器之间的协调控制以及不同运行模式的平滑切换是微电网运行控制的重点。文中首先以上虞交直流混合微电网示范工程为背景,详细介绍了该微电网系统的结构设计方案和各变流器设备的运行控制策略;其次,根据母线联络开关的通断状态,设计了4种交直流微电网典型运行模式,并重点阐述了包括计划性和非计划性切换在内的12种模式切换策略及实现逻辑。最后,结合现场实际运行结果对策略进行了验证。试验结果表明,文中所提的协调控制与模式切换策略能够实现系统均流、电压频率恢复和无缝切换等功能,有利于提高运行稳定性和供电可靠性,保证分布式电源的就地消纳。