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。     

电力系统线性化动态最优潮流模型

电力系统在线经济运行计算亟需可快速获取完整调度信息的线性化动态最优潮流模型。基于系统关联矩阵将节点功率平衡方程解耦为线路功率流和损耗流两部分,对损耗流部分进行等价代换,并消去方程中的三角函数项,采用泰勒级数法对残存的非线性项进行线性化处理,建立起可以同时求解电压幅值和线路无功功率的线性化动态最优潮流模型。基于简化原对偶内点法对所建模型进行求解,在迭代过程中不断更新泰勒级数法所需的基准点信息,以提高模型的计算精度。IEEE 30节点、IEEE 118节点、IEEE 300节点以及某市117节点等值系统的算例测试表明,所建线性化模型能在获取更完备调度信息的同时仍具有较高的计算精度和求解效率。     

含统一潮流控制器的电力系统新型潮流算法

本文通过对统一潮流控制器（UPFC）在电力系统中控制原理的分析,提出了一种计及UPFC的新型潮流算法,在原有潮流计算牛顿一拉夫逊法的基础上,将UPFC对系统的影响转移到对潮流方程的修正中去,选取新的状态变量,为电力系统稳态潮流控制打下了基础,算例支持了本文思想和算法的正确性。     

动态SPWM方法在统一潮流控制器中的应用

介绍了统一潮流控制器 (UPFC)的直流侧电容两端电压的波动影响逆变输出电压的精度 ,并针对这一问题 ,提出了一种动态的正弦脉宽调剂 (SPWM)方法。这种动态的SP WM方法根据直流侧电容电压的波动 ,动态地修正载波uc的频率 fc,从而动态地调整逆变输出脉冲的宽度。通过对仿真结果的对比分析 ,证明了这种动态的SPWM方法能够提高逆变输出的精度 ,抑制谐波     

含UPFC的电力系统最优潮流计算

由于UPFC能够控制母线电压和线路潮流,包含UPFC的电力系统最优潮流模型中须引入附加的等式约束和不等式的约束,增加了优化计算的复杂性,本文应用直接非线性原一对偶路径跟踪内点算法进行求解,并给出了3个试验系统的优化计算结果,验证该方法的有效性。     

含大规模风电场的电力系统线性化最优潮流计算

考虑随机因素的最优潮流(optimal power flow,OPF)计算属于非线性计算,随着系统规模增大,计算难度大大增加,计算效率低,难以满足电力系统在线计算分析要求。针对含大规模风电场的电力系统,首先利用近似简化方法对传统考虑风电不确定性的最优潮流模型进行线性化处理,同时利用拉丁超立方采样进行风电场景生成,基于场景削减技术获得概率测度较大的少数风电场景;然后建立一种新的考虑风电不确定性的线性化最优潮流模型;最后利用简化内点法进行求解。IEEE 300节点、Polish 2 736节点系统的计算结果表明,考虑风电不确定性的线性化最优潮流精度高、计算时间短、适用性强。     

动态SPWM方法在统一潮流控制器中的应用

介绍了统一潮流控制器（UPFC）的直流侧电容两端电压的波动影响逆变输出电压的精度,并针对这一问题,提出了一种动态的正弦脉宽调制（（SPWM）方法。这种动态的SPWM方法根据直流侧电容电压的波动,动态地修正载波uc的频率fc,从而动态地调整逆变输出脉冲的宽度。通过对仿真结果的对比分析,证明了这种动态的SPWM方法能够提高逆变输出的精度,抑制谐波。     

用常规潮流程序直接计算含统一潮流控制器的电力网络潮流

文章介绍一种用常规潮流计算程序直接计算含多个统一潮流控制器(UPFC)的电力网络潮流的方法.     

统一潮流控制器的动态相量建模与仿真

为适应系统快速、精确仿真和分析、控制的需要，运用一种新的建模方法——基于时变傅里叶级数的动态相量法对统一潮流控制器(UPFC)进行建模和仿真。该方法通过忽略系统状态变量所对应的傅里叶级数中那些不重要的项而对原系统进行简化，并且可以有效地将系统中的连续事件和离散开关事件结合起来。在建模过程中可以根据研究需要提取出UPFC暂态模型中的直流分量和需要考虑的各次交流谐波分量。通过与详细时域模型仿真计算结果的比较，证明了UPFC的动态相量模型是精确而有效的，并且可以大大节省计算时间。     

统一潮流控制器的非线性控制

通过独立控制线路的有功和无功功率,统一潮流控制器(UPFC)能够大大提高线路的传输能力。为实现这一目标,装置需要尽可能快的动态响应速度和稳定性。文中提出一种适用于UPFC装置的非线性控制策略,该控制器的理论分析基于同步旋转坐标系,充分考虑了UPFC模型的非线性特点,采用反馈精确线性化的方法进行分析。在此基础上设计得到的控制器较之传统的PI控制和解耦控制策略具有更好的稳定性和更快的动态响应。在EMTDC/PSCAD平台下的仿真结果验证了这种控制策略的优越性能。     

Simulation study of unified power flow controller

The increasing complexity of ac power networks requires a high‐performance power flow control system in order to obtain the desired power flow and enhance static and dynamic stability. One of the most effective power electronic systems to satisfy these requirements is a UPFC (Unified Power Flow Controller) employing self‐commutated converters. This paper presents basic control strategies and simulation results for the UPFC using the EMTP (Electromagnetic Transient Program). The simulations were carried out for start and stop operations, power flow change operations in normal system conditions, as well as operations during system fault conditions. Thyristor‐based bypass switches are used for the protection of the series compensator of the UPFC from system fault currents, and satisfactory protection capability was confirmed. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(1): 23–30, 1999     

Robust modeling of the interline power flow controller and the generalized unified power flow controller with small impedances in power flow analysis

The interline power flow controller (IPFC) and the generalized unified power flow controller (GUPFC) are two innovative configurations of the convertible static compensator (CSC) of FACTS. In this paper, direct modeling of the practical series or/and shunt operating inequality constraints of the IPFC and the GUPFC in power flow calculations are presented. Special initialization of a solution with the IPFC and GUPFC is also derived. Furthermore, an impedance compensation technique is proposed to deal with the numerical instability or the numerical difficulty of the IPFC and GUPFC models when either their coupling transformer impedances are too small or they are transformer-less controllers. Condition number analysis of the Newton power flow equations is given to get insights of the numerical instability of the voltage sourced models of the IPFC and GUPFC with small impedances. Numerical examples are given based on the IEEE 118-bus system, IEEE 300-bus system and a large scale system with 1000-buses.     

一种配电网多线路混合式统一潮流控制器

为适应配电网多线路的潮流调节需求,进一步提高潮流调控能力和响应速度,文中提出一种新型配电网多线路混合式统一潮流控制器(multi-line hybrid unified power flow controller for distribution network, D-MHUPFC)。D-MHUPFC由Sen变压器、统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)和混合式有载分接开关组成,能够快速调节配电网多线路潮流。相较于传统调节方式,D-MHUPFC具有结构紧凑、响应快速、经济性好和可靠性高等优点。文中结合ZIP负荷模型,推导计及D-MHUPFC的多线路潮流方程,优化其协同控制策略,并搭建10 kV配电网仿真平台验证其可行性。结果显示,D-MHUPFC及其控制策略能在0.15 s内快速调节多线路潮流,转移过载功率,提高断面输电极限。D-MHUPFC能够解耦控制有功功率和无功功率,补偿误差小于1%,具有和UPFC相当的潮流调节能力。     

计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度

极端天气造成的故障会引发潮流转移,触发连锁故障,从而增加了大规模停电事故发生的概率。高比例电力电子设备接入电网的趋势增加了电网调度的灵活性。因此,提出计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度策略。采用随机场景生成的方法模拟极端天气事件;通过潮流熵定量描述极端天气下潮流分布的不均衡性,以表征发生连锁故障的风险;将弹性调度代价最低和潮流熵最低分别作为上下层模型的目标函数,同时基于统一潮流控制器的调节潮流特性,构建双层弹性调度模型;基于KKT条件和对偶原则,将原双层调度模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解,并通过装有统一潮流控制器的IEEE 39和IEEE118节点系统进行算例仿真,验证了所提模型在降低大规模停电事故概率和提升系统弹性方面的有效性。     

一种新型的UPFC控制策略设计

针对给定的UPFC的控制目标,提出了一种在全论域范围内带有自调整因子的变间距模糊交互控制策略,并将其应用于UPFC的控制系统设计中,减少了多个调整因子寻优的复杂性,克服了等间距模糊量化在提高系统稳态精度和提高系统的动态性能之间存在的矛盾以及解耦控制在电力线运行点不确定的情况下很难做到精确解耦的缺点。并对含有UPFC的单机无穷大系统进行了仿真研究,仿真结果表明所设计的UPFC控制系统可以有效地控制线路潮流、节点电压和UPFC直流侧电容电压,并且响应速度快、超调小、控制精度高、鲁棒性强。     

基于矩阵变换器的统一潮流控制器研究

由于矩阵变换器的优越电气性能,将其应用于统一潮流控制器中,相对传统的统一潮流控制器,减小了体积和成本,具有良好的输入输出电气特性。通过对国内外相关文献报道,从三个方面简介了有关基于矩阵变换器的统一潮流控制器的研究:矩阵变换器;统一潮流控制器模型及其控制;基于矩阵变换器的统一潮流控制器应用研究。     

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.     

统一潮流控制器对继电保护的影响及对策研究综述

统一潮流控制器可以提高输电线路的传输容量,提高系统稳定水平。但当其接入电网后,会使线路中的电压、电流以及阻抗发生变化,可能会造成线路继电保护的误动作。介绍了统一潮流控制器的工作原理。综述了统一潮流控制器以及静止同步补偿器、静止同步串联补偿器接入电网给线路继电保护(包括距离保护、纵联保护)造成的影响。分析了现有的应对方案及其不足,并对后续研究重点给出了相应的建议。     

统一电能质量控制器的一种新型保护方法

提出并分析了统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)的一种新型保护方法。配电系统中发生短路故障时，该方法可以很有效地保护统一电能质量控制器串联部分中的辽变电路。保护的核心元件是与电流互感器二次侧并联的压敏电阻器及反并联晶闸管支路，通过对晶闸管门板信号的控制使电流互感器二次侧的电压箝位在逆变电路所允许的范围内，从而实现对UPQC的有效保护。该方法通过Matlab对380V配电线路进行了数字仿真，证明了其有效性。