泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统

基于提出的建设泛在电力物联网的号召,利用统一潮流控制器（unified power flow controller, UPFC）实现物理层面上多条线路的紧密联系。由多个换流器串联接入到多条输电线路上,另外多个并联换流器连接到其他多个网络中,形成一个由换流器作为媒介的大型电力系统输电框架。在连接众多换流器的直流线路上,由储能电池作为有功功率支撑并联接入,共同组成泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统。对新型UPFC系统进行数学建模,以对可再生能源的最大消纳能力和有功功率传输的最小成本为目标函数,用遗传算法进行求解。通过算例仿真验证了新型UPFC系统在增强有功功率传输极限、减少有功功率传输成本等方面的优越性。     

统一潮流控制器的平滑启动和停运策略

统一潮流控制器(UPFC)包含串联和并联两个部分,其并联部分与静止同步补偿器(STATCOM)类似,目前已有成熟的策略实现其启动和停运,但对于串联部分,尚缺乏对实现其平稳接入和退出交流系统的有效策略研究。文中对UPFC的结构和运行原理进行分析,通过并联部分对串联侧换流器进行部分充电,再通过串联侧换流器的主动充电策略将其充电至额定状态,以减小其解锁时对换流器的冲击;另一方面,通过串联侧换流器控制线路电流在串联变压器绕组和串联变压器旁路开关之间的平稳转移,使串联变压器旁路开关在零电流断开和闭合,以及使串联侧换流器在零功率闭锁,从而实现UPFC的平滑启动和停运。基于PSCAD的仿真结果表明,该策略可以使UPFC的启动和停运过程对交流系统基本无影响。     

基于双碳目标的新型电力UPFC系统

基于双碳目标,构建一种可再生能源经由储能电池接入的新型统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller,UPFC）系统。对新型UPFC系统进行数学建模,提出两种合理的输电调度方案：第一种方案以输送有功功率的最小成本为目标函数进行优化调度;第二种方案考虑输电线路的稳定裕度和输送有功功率的成本,通过线性权重的归一化法统一量纲后进行多目标的优化调度。最后算例仿真计算两种方案的优化调度结果,并分析各自特点。     

基于背靠背 VSC-HVDC 电网间同期并列装置实现UPFC 的仿真研究

基于电压源型换流器(VSC)能够同时独立控制有功功率和无功功率的原理,对背靠背VSC-HVDC同期并网装置结构和统一潮流控制器(UPFC)电路主拓扑结构进行分析,提出一种基于功率传递方式实现电网并网与UPFC功能相结合的控制策略。电压源型换流器完成同期并网操作后,采用断路器状态作为特征信号闭锁并联侧和串联侧的换流器,通过相关电气设备的操作完成UPFC结构的转换,改变换流器控制策略以实现潮流调节功能。同一装置在不同模式下实现多种功能,提高了电力系统的稳定性和自动化程度,增加设备的使用率。本文利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了该方法的有效性和可行性。     

含统一潮流控制器的电力系统次同步谐振特性

基于dq解耦矢量控制原理推导和建立了统一潮流控制器(UPFC)装置控制策略和仿真模型,该模型可快速跟踪UPFC有功/无功功率调节指令,还可有效调节直流电容电压、并联侧换流器接入节点交流电压。综合采用复转矩系数法和基于PSCAD/EMTDC的时域仿真方法研究了UPFC串/并联侧变压器-换流器投入运行前后,及UPFC输送功率不同时系统的次同步谐振(SSR)特性。研究发现,UPFC并联侧变压器-换流器对系统SSR特性影响很小,而UPFC串联侧变压器-换流器投入运行后会显著改变系统谐振特性;UPFC输送的有功/无功大小对系统的SSR特性影响很小。相关研究成果可为UPFC控制器设计及含UPFC和串补的输电系统规划和运行提供参考。     

串联多端直流输电系统接地极拓扑研究

随着全球能源互联网战略的推进,国内很多科研机构已经开始研究将串联多端直流输电系统应用于跨海联网、电流源与电压源换流器混合直流输电等方向。串联换流器在正常运行时不能接地的特征决定了其可靠性有待提高。本文分析了串联多端直流输电系统在不同运行方式下对接地极拓扑的要求,据此提出了串联多端直流输电的接地极拓扑及控制方法,该接地极拓扑能有效避免串联多端直流输电系统在任意设备检修时发生整体停运。     

混合级联多端直流输电研究及其动模系统试验

混合级联多端直流输电拓扑方案为整流侧采用LCC换流器,逆变侧采用高端LCC换流器串联低端多个电压源换流器(VSC),该拓扑方案可以充分发挥LCC换流器和VSC技术优势。混合级联多端作为新一代直流输电技术,仍有多个关键技术亟需突破,通过研制混合级联多端直流输电动模试验系统,对混合级联多端直流输电启动、高低阀组投退以及直流故障自清除等多个关键技术进行研究和试验验证,为混合级联多端直流输电技术工程应用提供技术支撑。     

3种混合直流输电系统的交流故障特性对比

综合电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的优点,并针对我国西电东送的实际场景,对如下3种目前比较有应用价值的混合直流输电系统方案进行研究：方案1的送端采用LCC,受端采用半桥子模块型MMC串联二极管阀;方案2的送端采用LCC,受端采用全桥子模块与半桥子模块构成的子模块混合型MMC;方案3的送端采用LCC,受端采用LCC和半桥子模块型MMC构成的串联混合型换流器。首先,分别介绍了3种混合直流输电系统的拓扑结构、数学模型及控制方式;然后,在PSCAD/EMTDC中搭建了3种混合直流输电系统,对3种混合直流系统在送端交流系统故障和受端交流系统故障情景下的响应特性进行对比分析;最后,基于仿真结果总结了每种拓扑结构的优劣势。仿真结果表明,在送端交流系统故障的情景下,方案1可能会出现功率中断;在受端交流系统故障的情景下,方案1的故障响应特性要优于其他2种方案。     

用于直流输电的多电平换流器拓扑研究

随着可再生能源的发展以及电网规模的迅速扩大,直流输电技术日益为人们所重视。与传统交流输电技术相比,直流侧故障的处理是其发展所面临的难题之一。将分析目前主流的几种换流器拓扑结构的技术特点;并着重从子模块以及换流器层面,对比当前工程应用及学术研究较多的模块化多电平电压源换流器不同拓扑结构对于直流侧故障处理、输出信号、损耗等方面的性能;最后,介绍模块化多电平电压源换流器在相关直流输电工程中的应用。     

统一潮流控制器协调控制技术的研究

统一潮流控制器(UPFC)是一种典型的柔性交流输电系统(FACTS)装置,它能通过其串联侧进行移相、节点电压等控制,还可以在并联侧对输电系统进行无功补偿.通过对三相换流器基本解耦控制方法的研究,得到UPFC串联、并联侧装置的控制方法,使得具有强烈非线性的UPFC控制更加灵活稳定和快速的特性,并具有很强的鲁棒性.通过仿真证实了该方法的可靠性.