统一潮流控制器的分析与控制策略

文中分析了统一潮流控制器（UPFC）系统的电压、无功功率和有功功率的平衡，得到了与UPFC控制相关的2个重要结论。首先，分析表明在UPFC输入端电压保持不变的情况下，线路无功潮流的变化实际上是由并联变换器提供的；其次，UPFC端电压既可以从发送端控制也可以从接收端控制。基于以上分析，提出了一种新颖的UPFC控制策略。在该策略中并联变换器控制UPFC直流母线电压和输电线无功潮流，而串联变换器控制UPFC输入端母线电压幅值和输电线有功潮流。同时，在控制系统中加入有功/无功功率协调控制，可在潮流调节中获得良好的静态、动态性能。最后，通过实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

统一潮流控制器功率解耦控制策略的研究

针对统一潮流控制器(UPFC)在调节电力线路潮流过程中存在的有功和无功功率相互影响等问题,通过分析UPFC数学模型,从UPFC实现传输线路潮流调节作用的角度出发,提出了并联变流器稳压控制、电压电流双闭环控制方法和串联变流器电压、电流、功率三环解耦控制策略,实现了UPFC直流电容电压恒定、输入端交流母线电压稳定和独立调节有功、无功潮流的功能。通过搭建UPFC并网仿真模型,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

一种基于UPFC的安全稳定在线预防控制方法

目前UPFC示范工程中采用防止线路功率越限的控制策略,系统级控制策略尚需进一步研究完善。提出了一种基于UPFC进行安全稳定预防控制的方法,针对电力调度中心在线安全稳定评估中发现的预想故障安全稳定问题,在线路过载和母线电压越限控制灵敏度计算的基础上,获得UPFC线路串联端有功/无功潮流控制以及并联端无功功率控制值并下发执行。某实际电网的算例结果表明,该方法进一步拓展了UPFC系统级功能应用范围。     

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。     

基于PSASP用户自定义的UPFC潮流控制模型

为建立与电力系统分析综合程序（PSASP）相适应的统一潮流控制器（UPFC）潮流控制模型,提出一种解耦控制方法。串联侧分别采用串联注入电压的q轴和d轴分量控制线路传输的有功功率和无功功率,并联侧基于瞬时功率理论,采用并联侧电流的q轴分量控制UPFC并联接入点母线电压,通过改变UPFC与网络接口节点的注入电流实现UPFC的潮流控制目标。在国内某500kV电网上进行了潮流控制计算,计算结果表明,所建立的模型正确、可行,完全可用于含UPFC的实际电网的工程研究和分析。     

统一潮流控制器并联变换器的改进型双环控制系统

分析了统一潮流控制器并联变换器在电力系统中的调节作用以及工作原理，建立了并联变换器的数学模型，提出了一种改进的双环PI解耦控制系统。采用电流前馈与PI调节共同控制变换器有功电流分量，稳定直流侧电容电压。UPFC接入端的节点电压控制采用PI调节和下垂特性组成的自动电压调整控制策略。控制系统在15 kVA的UPFC物理模型中得以实现，这种控制系统有利于加快并联变换器的动态响应，降低直流母线电压的波动，有效地控制UPFC接入端节点电压，仿真及实验结果都证明了控制系统的正确性和有效性。     

统一潮流控制器并联变换器的改进型双环控制系统

分析了统一潮流控制器并联变换器在电力系统中的调节作用以及工作原理，建立了并联变换器的数学模型，提出了一种改进的双环PI解耦控制系统。采用电流前馈与PI调节共同控制变换器有功电流分量，稳定直流侧电容电压。UPFC接入端的节点电压控制采用PI调节和下垂特性组成的自动电压调整控制策略。控制系统在15 kVA的UPFC物理模型中得以实现，这种控制系统有利于加快并联变换器的动态响应，降低直流母线电压的波动，有效地控制UPFC接入端节点电压，仿真及实验结果都证明了控制系统的正确性和有效性。     

基于超级电容器储能的并网风电场功率与电压调节技术

利用新型储能器件超级电容器可短时快速大功率充放电的特性.并结合四象限电压源型变流器有功功率和无功功率解耦控制策略,抑制风电场输出有功功率和无功功率波动.稳定风电场输出母线电压.将双向直流变换器作为超级电容器的电压适配器.解决其端电压波动并维持放电时直流母线电压稳定.在电力系统仿真软件DigSILENT/PowerFac...     

一种新型的统一潮流控制器设计方法

在介绍统一潮流控制器(UPFC)的构成、电压空间矢量脉宽调制技术及带有UPFC单机无穷大系统的数学模型之后,采用两种控制策略来设计UPFC.第一部分采用电流预测的d-q轴解耦控制策略结合电压空间矢量脉宽调制技术来调节线路有功功率及无功功率.第二部分采用多输入单输出的自组织模糊神经网络和d-q轴解耦控制策略并结合电压空间矢量脉宽调制技术来维持节点电压及电容器端电压的稳定.Matlab仿真结果表明:基于以上两种控制策略的UPFC能有效调节线路的有功功率及无功功率,保证节点电压及电容器端电压的稳定,证明该UPFC的设计方法是有效的.     

一种新型的统一潮流控制器设计方法

在介绍统一潮流控制器(UPFC)的构成、电压空间矢量脉宽调制技术及带有UPFC单机无穷大系统的 数学模型之后,采用两种控制策略来设计UPFC。第一部分采用电流预测的d q轴解耦控制策略结合电压空 间矢量脉宽调制技术来调节线路有功功率及无功功率。第二部分采用多输入单输出的自组织模糊神经网络和d q轴解耦控制策略并结合电压空间矢量脉宽调制技术来维持节点电压及电容器端电压的稳定。Matlab仿真结果表明:基于以上两种控制策略的UPFC能有效调节线路的有功功率及无功功率,保证节点电压及电 容器端电压的稳定,证明该     

Real and reactive power coordination for a unified power flow controller

This paper proposes a new real and reactive power coordination controller for a unified power flow controller (UPFC). The basic control for the UPFC is such that the series converter of the UPFC controls the transmission line real/reactive power flow and the shunt converter of the UPFC controls the UPFC bus voltage/shunt reactive power and the DC link capacitor voltage. In steady state, the real power demand of the series converter is supplied by the shunt converter of the UPFC. To avoid instability/loss of DC link capacitor voltage during transient conditions, a new real power coordination controller has been designed. The need for reactive power coordination controller for UPFC arises from the fact that excessive bus voltage (the bus to which the shunt converter is connected) excursions occur during reactive power transfers. A new reactive power coordination controller has been designed to limit excessive voltage excursions during reactive power transfers. PSCAD-EMTDC simulation results have been presented to show the improvement in the performance of the UPFC control with the proposed real power and reactive power coordination controller.     

UPFC装置参数设计研究

设计了一套统一潮流控制器装置,确定它的装置容量后,按其功率模型确定了串联侧注入输电线路的电压幅值、流过串联变换器的电流、并联侧变换器向系统注入的电流、串并联侧交换的有功功率、UPFC串联侧出口电压和并联侧接入母线电压的运行约束值。一套15kVA用于动模系统试验装置的仿真结果证明了在满足运行约束条件下,本文所设计的UPFC能快速有效改善系统的电压和潮流。     

含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究

提出了一种新的含UPFC装置的电力系统动态混合仿真接口算法，算法中对UPFC采用动态相量建模，对电力系统网络则采用成熟的机电暂态仿真。仿真中UPFC并联侧采用定交流母线电压控制和定直流电容电压控制，串联侧采用定线路潮流控制。文中推导了UPFC的动态相量模型，讨论了与网络机电暂态模型的接口算法。研究分析和算例仿真表明：使用动态相量建模可精确地仿真UPFC的电磁暂态（EMT）过程，且仿真速度快；文中所提混合仿真方案能保证较快的仿真速度和优良的仿真精度，具有较好的收敛性，且可用于含UPFC等FACTS装置的系统发生不对称故障时的暂态稳定分析。     

基于节点电流注入法的UPFC潮流控制新方法研究

提出了一种基于节点电流注入法的改进的统一潮流控制器潮流控制的新方法:串联侧基于电流预测法实现对线路有功、无功功率的控制,并联侧用无功注入电流控制母线电压。利用电力系统综合程序(PSASP)的用户程序接口(UPI)功能,用C++语言编写了UPFC潮流控制模型的用户程序,与潮流程序交替求解,实现UPFC的控制功能。通过算例验证了该方法的正确性及有效性。所建模型无需改变UPFC两侧接入点的节点类型,控制灵活;基于节点电流注入法的思想对柔性交流输电系统控制器与其他商业软件的接口有借鉴意义。     

Unified power flow controller models for three-phase power flow analysis

In this paper, three models of the unified power flow controller (UPFC) suitable for three-phase power flow analysis in polar coordinates are presented. The symmetrical components control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the total three-phase active and reactive power flows of the transmission line while the injected shunt voltages and the series voltages are balanced, respectively; the general three-phase control model can be used to control the three shunt phase voltages and the six independent active and reactive power flows of the transmission line; the hybrid control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the six independent active and reactive power flows of the transmission line. The proposed UPFC models were successfully implemented in a three-phase Newton power flow algorithm in polar coordinates. In the implementation of these UPFC models, transformers of some common connection types, which connect the UPFC with the network, are explicitly represented. Numerical results based on a five-bus system and the modified IEEE 118-bus system are given to illustrate the UPFC control models and demonstrate the computational performance of the three-phase Newton power flow algorithm.     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

UPFC动态模型在电力系统动态分析中的实现

在计及直流电容器动态的UPFC动态模型的基础上,引入交替迭代法实现 了UPFC动态模型与电力系统的接口。应用这种接口处理方法,对含UPFC的电力系统进行了动 态仿真分析。仿真过程中,UPFC的并联侧控制为定端电压控制和定直流电容电压控制,而串 联侧为定线路功率控制或定串联补偿控制。仿真结果表明在UPFC动态模型中计及电容器充 放电动态的必要性,以及接口算法的有效性。并且可以看出不同的控制系统下UPFC的控制性 能差别很大,反映了UPFC在系统中的应用效果对其控制系统的依赖性     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。