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.     

一种新型柔性交流输电技术的研究

阐述了分布式柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem,简称FACTS)的概念及其分布式控制器的结构,对分布式FCATS控制器与目前集中式FACTS装置的结构与性能进行了对比。设计了基于有源可变电感的小容量分布式静止串行补偿器,验证了该补偿器的潮流控制作用。论述了实现低成本和高可靠性分布式FACTS补偿方案的可能性。     

静止同步串联补偿器与静止无功补偿器的相互作用分析与协调控制

以同一系统中静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的共同作用为研究对象,建立了2者的数学参数模型,推导出控制器之间相互作用的量化关系式。通过控制参数分析和仿真分析得出结论：灵活交流输电(FACTS)装置的控制方式和电气耦合程度对SSSC和SVC的相互作用有很大影响。最后基于直接反馈线性化(DFL)方法设计了SSSC和SVC协调控制器,仿真结果验证了该协调控制策略的有效性。     

多FACTS协调控制数模混合仿真试验

目前,基于WAMS的多FACTS协调控制研究大多局限于理论计算和离线仿真,对于WAMS系统及FACTS装置控制特性的模拟与实际系统还存在一定的差异,为了更加准确地模拟协调控制过程,有必要在接入多种FACTS实际控制器以及PMU装置的实时仿真平台上对协调控制策略进行闭环验证。构建了一种基于WAMS的多FACTS协调控制数模混合仿真试验平台,其拥有强大的数字仿真软件、多种接口装置,多种FACTS的实际控制器PMU装置以及WAMS系统,基于此平台开发了多FACTS协调控制功能模块,能够从WAMS数据库中快速获取数据,按照算法进行实时运算,并将协调控制命令下发给各FACTS控制器。在此平台上,对多FACTS协调控制提高电力系统动态稳定性控制策略进行了试验研究,仿真结果证明了试验平台的实用性和有效性,为基于WAMS的多FACTS协调控制研究提供了新的手段。     

FACTS对电力系统静态安全性影响评价指标体系研究

针对目前评价灵活交流输电系统 (FACTS) 系统稳态性能影响指标的不足,结合 FACTS 设备自身控制潮流和电压的工作特性,提出了一套全面评估 FACTS 设备对系统静态安全性影响的指标体系.建立了基于运行状况的晶闸管控制串联电容器(TCSC)、静止无功补偿器 (SVC)、统一潮流控制器 (UPFC) 可靠性模型,并基于该模型提出了 FACTS 设备的控制策略,该策略以状态量越限值最小为控制目标.建立了采用蒙特卡罗仿真的概率评估算法.通过 IEEE-57 节点的计算验证了所提指标体系和算法的有效性.     

一类多静止无功补偿器阻尼控制器间的交互影响机理

随着电网中柔性交流输电系统(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的增多,多FACTS同时运行时的交互影响研究成为热点之一。研究了多静止无功补偿器(static var compensator,SVC)阻尼控制中的交互影响现象及其作用机理。首先,基于时域仿真法提出了多台SVC装置控制器间存在的一类交互影响实例,进而基于多SVC机理分析的线性化模型和经典控制理论揭示了多SVC装置阻尼控制器间的交互作用机理,并提出了多SVC装置阻尼控制器的稳定分析判据,为多FACTS协调控制研究提供了重要参考。最后,使用两区四机系统算例和某实际电网进行了仿真分析,验证了研究结果的正确性。     

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Pareto协同进化算法的多个FACTS元件协调控制

针对多个FACTS装置的控制器之间存在的负交互影响,提出一种基于Pareto协同进化算法的协调控制方法.利用协同进化算法对控制器参数进行种群划分,对各种群采用遍历组合法构造新的个体并计算目标函数值.采用多种群合作策略进行非支配排序,取排序后的最优个体进行遗传操作,最后得到一组Pareto最优解集.与常规多目标优化算法相比,避免了一般多目标优化进化算法中难以处理的适应度值的分配问题,且利用协同进化算法的并行性大幅提高了收敛速度.利用该方法对静止同步串联补偿器(SSSC)与静止同步补偿器(STATCOM)2种典型FACTS装置的协调控制器进行了设计,并通过仿真验证了设计的协调控制器的控制效果良好.     

典型FACTS设备对连锁故障风险影响研究

灵活交流输电系统(FACTS)可以有效抑制连锁故障的传播,从而降低连锁故障的风险,其具体效果需要进行定量计算分析。给出了三种典型FACTS设备-晶闸管控制串联电容器(TCSC),静止无功补偿器(SVC),统一潮流控制器(UPFC)的注入潮流模型,基于简化潮流方程计算了发电机和线路故障引起的低电压和潮流过载风险,并给出了多阶故障风险的计算方法。最后给出了基于风险最小化选择典型FACTS设备最佳安装位置的方法。仿真结果表明,提出的风险计算模型和位置选择方法是有效的。     

提升系统阻尼的多STATCOM阻尼控制器协调控制研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥了重要的作用,研究多FACTS控制器间的交互影响及协调控制方法具有重要的现实意义。研究多静态同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)在提升系统阻尼方面的协调控制问题,并针对多个STATCOM阻尼控制器之间存在的负交互影响,提出一种基于模式自适应直接搜索(mesh adaptive direct search,MADS)算法的多STATCOM阻尼控制器协调控制方法,该方法使用频域设计思想保证了控制器多运行方式下的鲁棒性,同时使用MADS算法保证多控制器的协调运行能力,最终实现多台STATCOM阻尼控制器的协调运行与控制。仿真结果验证了该方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

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。     

基于多FACTS的网侧阻尼协调控制量化指标研究

研究多变量系统等效开环过程(effective open-loop process,EOP)理论在电力系统多柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)协调控制量化分析中的应用,并提出基于EOP的多FCATS阻尼控制器交互作用分析方法及量化指标。推导电力系统阻尼控制框架下的 EOP,在此基础上建立用于多FACTS阻尼控制器分析的阻尼控制等效开环过程(damping control effective open-loop process,DCEOP)。提出基于 DCEOP 谱半径和多变量 Nyquist 推广定理的多FACTS阻尼控制器交互影响分析方法,可以判断系统中是否存在多FACTS阻尼控制器的负交互作用。进一步推导并提出基于DCEOP的多FACTS交互风险因子和交互作用因子,实现了多FACTS阻尼控制器协调控制及交互作用的量化分析。最后,通过算例分析验证了所提方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

柔性交流输电系统交直流潮流可靠性评估模型

根据串联补偿器(TCSC)、晶闸管控制移相器(TCPST)和统一潮流控制器(UPFC)的工作原理,从交流和直流潮流的视角建立了潮流计算和最优负荷削减模型,采用状态枚举法在RBTS可靠性测试系统中进行分析和验证,结果表明采用交流潮流模型能更准确评估FACTS元件对系统可靠性的影响;而直流潮流模型计算耗时较少,且当节点电压约束不是刚性约束时,所得结果与交流潮流模型结果相近.     

FACTS元件对距离保护产生的影响分析

灵活交流输电系统(FACTS)装置如统一潮流控制器(UPFC)、晶闸管可控移相器(TCPST)、晶闸管可控f}5联电容补偿器(TCSC)和储能元件等设备的装设将对继电保护尤其是距离保护产生很大的影响。文中分析TCSC、UPFC、TCPST和储能元件对距离保护产生影响的决定性因素。     

基于模糊混合进化算法的多个FACTS元件协调控制

针对多个FACTS装置的控制器之间存在的负交互影响,通过将模糊理论、协同进化算法和免疫算法相结合,提出一种模糊混合多目标进化算法求解FACTS元件的协调控制问题。在求解过程中,利用模糊集理论建立模糊多目标优化模型,确定整体的优化目标。采用协同进化算法对各FACTS元件控制器的参数进行种群划分,以克服常规进化算法在问题规模扩大时易于出现的早收敛现象。在优化过程中,结合多种群合作策略和免疫算法保持解的多样性,最终得到控制参数的Pareto最优解集。对静止同步串联补偿器与静止同步补偿器2种FACTS装置的控制器进行了协调设计,仿真结果表明,与常规进化算法相比,所提方法能同时实现影响分析与参数优化功能,且收敛快速,稳定性好。     

基于多FACTS的网侧协调阻尼控制机理研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥着重要的作用。随着柔性交流输电装置在电力系统中的广泛应用,研究系统中多FACTS的协调控制机理对于实现系统的协调阻尼控制具有重要的理论价值和现实意义。针对实现多FACTS协调控制过程中遇到的交互影响问题,提出基于选择模式分析(selective modal analysis,SMA)和多变量频域控制理论的多FACTS交互作用机理分析方法,通过SMA实现多FACTS交互作用的有效特征量提取,进而通过多变量频域控制理论推导出多FACTS间的交互作用关系和发生条件,并在此基础上揭示多FACTS间交互作用机理。研究结果表明:处于多机系统同一电力区域中的多台FACTS阻尼控制器间存在相互制约的关系,当控制器参数满足负交互条件时会发生比较明显的负交互作用,严重时甚至威胁系统的安全运行,当控制器参数满足协调运行条件时才能保证多FACTS间的协调运行与控制。通过仿真验证了文中机理研究的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

基于集中控制的分布式潮流控制器策略研究

作为解决柔性交流输电系统(FACTS)装置可靠性低、维护成本高等问题的可靠手段,分布式柔性交流输电技术(D-FACTS)以其灵活快速的特点成为FACTS研究的热点方向。文中从分布式串联电抗器(DSR)和分布式静止串联补偿器(DSSC)的结构和原理出发,将DSSC和DSR的工作方式相结合,得到分布式潮流控制器(DPFC)方案。该DPFC子控制单元使得阻抗调节兼具连续性和分级性的特点,在系统层面以集中控制的方式进行子单元整体投切和连续控制。文中提出了基于该方案的“DSSC+”集中控制、分布安装的DPFC系统架构,具体研究了基于在线负反馈的系统控制策略,并通过实时数字仿真算例验证了该策略的有效性,为该方案的工程应用提供理论支撑。     

MMC-UPFC本体保护系统研究

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)作为高度可控的柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)装置,保护系统是其实现动态性能的保障,是安全、可靠、高效运行的基础。统一潮流控制器装置能否在电力系统中充分发挥其调节潮流、增强稳定性、提高电网传输能力等方面的作用,保护系统极为关键。综述基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的统一潮流控制器本体结构、本体保护配置、控制保护系统设计、本体保护对系统的影响4个方面的研究,分析国内外研究现状,评述各种保护方案的优缺点,指出研究的重点、难点,并对相关技术的发展趋势与仍需解决的关键性问题做出展望。     

UPFC-FCL装置关键参数整定计算方法及其控制系统的设计与实现

限流式统一潮流控制器(UPFC-FCL)是基于传统统一潮流控制器(UPFC)衍生出的一种新型FACTS装置,在稳态条件下可以提升电网潮流控制能力,在电网故障条件下既能保障自身安全,还能降低系统的短路电流水平。分析了UPFC-FCL装置在正常运行稳态过程和故障限流动态过程中的控制策略,重点研究了装置的2个关键参数(即直流限流电感和直流电容)的整定计算方法和安全校验程序。基于数字信号处理(DSP)技术和功能模块化的原则设计了UPFC-FCL的控制系统。实验结果证实了参数整定计算方法和控制系统结构设计的正确性。     

电力系统潮流计算

随着电力系统的发展,交流柔性输电技术(FACTS)发挥着重要作用及较好的应用前景,而对FACTS元件的电力系统的潮流计算也一直是较重要的研究。统一潮流控制器(UPFC)是调节电压和潮流的有效手段,本文也重点研究了含有UPFC装置的系统潮流计算并经IEEE14节点算例验证。