柔性交流输电电力系统潮流计算研究

柔性交流输电技术(FACTS)发挥着越来越重要的作用。UPFC可对电力系统潮流及电压进行有效控制,是一种理想的FACTS装置。由于其既存在有源并联支路又存在有源串联支路,当进行含UPFC装置电力系统潮流计算时,UPFC的处理较为复杂。本文根据UPFC功率交换特性,提出了一种较为简化的含UPFC装置电力系统潮流计算方法。     

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。     

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。     

适用于新型UPFC拓扑的电力系统潮流计算方法

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以灵活控制和调节电力系统运行状态,具有广泛的应用前景。然而,现有含UPFC的电力系统潮流计算方法大多是针对UPFC串联侧和并联侧接于同一母线的结构,而UPFC并联侧与串联侧接于不同母线时的潮流计算方法还有待深入研究。推导了上述两种情况下UPFC对交流网络的节点注入功率及其偏导,并提出了可在已有潮流计算程序中实现的、适用于新型UPFC拓扑的电力系统潮流计算方法。最后,通过PSS/E算例验证了所提方法的正确性和在实际系统中的适用性。     

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。     

计及UPFC的电力系统多目标无功优化

统一潮流控制器（UPFC）可以实现对电力系统潮流的灵活控制,从而充分发挥电力系统的潜力。基于UPFC的等效注入功率模型,以实现电力系统运行安全性和经济性为目标,建立了计及UPFC的多目标无功优化模型。求解方法为带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,通过改进算法的快速非支配排序方法,使之能有效处理潮流计算不收敛的解;应用层次分析法（AHP）确定模型中各个目标的相对权重,并以此对Pareto最优解集进行排序,得出无功优化的最佳方案。最后对IEEE30节点系统进行仿真计算,结果表明了该模型和算法的     

计及UPFC元件的电力系统状态估计算法

统一潮流控制器（UPFC）是灵活交流输电系统（FACTS）的重要组件之一。采用UPFC的注入功率模型，在原有的状态估计算法基础上，将UPFC组件所产生的注入功率增量转移到线路两端的节点上，从而提出了计及UPFC控制约束的电力系统状态估计算法。该算法采用牛顿拉夫逊法求解UPFC组件的控制变量，状态估计方程组和控制变量方程组采用解耦法进行计算。由于方程组解耦，所以只需在原有的状态估计程序基础上增加求解UPFC组件的控制变量即可，无需对原有程序做较大修改，易于实现。IEEE14节点算例表明，该算法是有效可行的。     

基于连续潮流法分析UPFC对电力系统潮流的控制

统一潮流控制器（UPFC）作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段。采用基于功率注入法的统一潮流控制器（UPFC）稳态模型,结合连续潮流法分析了UPFC在电力系统中的潮流控制特性。最后算例表明,UPFC可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性。     

计及UPFC的电力系统双线性抗差估计

统一潮流控制器（unified power flow controller ，UPFC）作为柔性交流输电系统（flexible AC transmission systems，FACTS）的重要组件之一，对电力系统安全稳定运行起着重要的作用，而对含有UPFC的电力系统进行有效的状态估计也是电力系统电力电子化的必然要求。对UPFC模型进行抗差状态估计虽然能够有效抑制坏数据，但是存在模型复杂，计算效率低等问题。文章基于新型UPFC拓扑模型，采用双线性方法对含该UPFC的电力系统进行抗差状态估计。该方法通过选取有效的中间变量，对电力系统和UPFC组件的非线性量测方程进行分步线性化处理，在保证计算结果误差水平处在同一量级，能够工程应用的前提下，有效提高了状态估计的计算效率。对修改后的IEEE标准系统和南京西环网实际系统进行仿真测试，通过与WLAV测试结果对比，在保证相应精度的前提下，获得接近加权最小二乘法（weighted least squares，WLS）的计算速度，验证了本文方法的有效性和实用性。     

基于统一潮流控制器对电力系统暂态稳定控制的研究

作为灵活交流输电系统(FACTS)重要内容之一的统一潮流控制器(UPFC)可以实现分 别或同时 地对电力系统参数——电压、输电线路阻抗及两端间相角的控制。文中以一简单系统为例， 探 讨了统一潮流控制器若干特例形式之一的分接头切换开关对于提高电力系统暂态稳定性的作 用，并且给出了仿真结果。     

Optimal power flow by BAT search algorithm for generation reallocation with unified power flow controller

Optimal power flow with generation reallocation is a suitable method for better utilization of the existing system. In recent years, Flexible AC Transmission System (FACTS) devices, have led to the development of controllers that provide controllability and flexibility for power transmission. Out of the FACTS devices unified power flow controller (UPFC) is a versatile device, capable of controlling the power system parameters like voltage magnitude, phase angle and line impedance individually or simultaneously. The main aim of this paper is to minimize real power losses in a power system using BAT search algorithm without and with the presence of UPFC. Minimization of real power losses is done by considering the power generated by generator buses, voltage magnitudes at generator buses and reactive power injection from reactive power compensators. The proposed BAT algorithm based Optimal Power Flow (OPF) has been tested on a 5 bus test system and modified IEEE 30 bus system without and with UPFC. The results of the system with and without UPFC are compared in terms of active power losses in the transmission line using BAT algorithm. The obtained results are also compared with Genetic algorithm (GA).     

基于统一潮流控制器(UPFC)的电力系统潮流控制

统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段.基于UPFC的基本原理、数学模型,介绍具有UPFC的电力系统的潮流计算方法.算例表明,UPFC可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性.     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

含广义统一潮流控制器(GUPFC)的最优潮流模型和算法研究

广义统一潮流控制器(GUPFC)作为比统一潮流控制器(UPFC)控制能力更强大的FACTS装置，其对最优潮流(Optimal Power Flow)的影响需要深入地研究。根据GUPFC的控制原理，基于功率注入法建立了含GUPFC的OPF数学模型，并采用基于信赖域内点法的最优潮流算法予以求解。该算法采用多步中心校正原一对偶内点法连续求解线性规划子问题，通过信赖域决定线性化步长的选取。对IEEE30和118节点系统作了数值计算，结果表明，GUPFC不仅可控制节点电压而且可控制多条线路潮流，显示出强大的控制能力，同时也说明了含GUPFC的OPF数学模型和算法的可行性和有效性。     

Modeling of the generalized unified power flow controller (GUPFC)in a nonlinear interior point OPF

With the progress of installing the latest generation of FACTS devices, namely, the convertible static compensator (CSC), several innovative operating concepts have been introduced to the historic development and application of FACTS. One of the novel concepts is the generalized unified power flow controller (GUPFC) or multi-line UPFC, which can control bus voltage and power flows of more than one line or even a sub-network. The GUPFC should have stronger control capability than the UPFC. A mathematical model for the GUPFC consisting of one shunt converter and two or more series converters is developed and implemented in a nonlinear interior point OPF algorithm. Numerical results with various GUPFC devices based on the IEEE 30 bus system and IEEE 118 bus system demonstrate the feasibility as well as the effectiveness of the GUPFC model established and the OPF method proposed     

基于PSASP程序的FACTS潮流建模

基于注入功率法分别建立统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）和可控串联电容补偿器（ＴＣＰＳ）的潮流模型,并利用电力系统分析综合程序（ＰＳＡＳＰ６．０）提供的用户自定义模型和用户程序接口构造了适合于ＰＳＡＳＰ的相应的潮流算法,可以用来分析灵活交流输电技术（ＦＡＣＴＳ）在给定控制变量和控制目标下的潮流收敛特性。ＩＥＥＥ１４节点系统作为算例被用来研究不同控制方式下的系统潮流特性,计算结果证明了模型的合理性。     

Power flow model/calculation for power systems with multiple FACTS controllers

This paper presents a new procedure for steady state power flow calculation of power systems with multiple flexible AC transmission system (FACTS) controllers. The focus of this paper is to show how the conventional power flow calculation method can systematically be modified to include multiple FACTS controllers. Newton–Raphson method of iterative solution is used for power flow equations in polar coordinate. The impacts of FACTS controllers on power flow is accommodated by adding new entries and modifying some existing entries in the linearized Jacobian equation of the same system with no FACTS controllers. Three major FACTS controllers (STATic synchronous COMpensator (STATCOM), static synchronous series compensator (SSSC), and unified power flow controller (UPFC)) are studied in this paper. STATCOM is modeled in voltage control mode. SSSC controls the active power of the link to which it is connected. The UPFC controls the active and the reactive power flow of the link while maintaining a constant voltage at one of the buses. The modeling approach presented in this paper is tested on the 9-bus western system coordinating council (WSCC) power system and implemented using MATLAB software package. The numerical results show the robust convergence of the presented procedure.     

计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。