统一潮流控制器的模型及其在电力系统中的应用研究

摘要

论文以统一潮流控制器(UPFC)为研究对象，就其稳态潮流调节问题和控制器的设计问题进行了较深入的分析讨论，提出了一些模型和方法，并通过数字仿真进行了研究。归纳起来，论文的主要成果有:考虑UPFC两侧阻抗和线路充电电容的影响，计及节点电压和UPFC容量的限制，建立了分析UPFC的稳态潮流调节能力的计算模型。研究了UPFC的潮流调节与无功优化的问题。从控制节点电压和调节线路潮流的能力出发，定义了串联电势的横分量对线路有功功率的灵敏度，基于该灵敏度和并联侧注入无功对节点电压的灵敏度这两种指标和其综合指标，提出了一种确定UPFC的最佳安装位置的方法。建立UPFC的五阶动态模型。实现了UPFC的全状态反馈线性最优控制器的设计。此外，该文还针对提高系统暂态稳定问题，提出了UPFC的分段潮流控制策略的构想，初步仿真研究表明，可增强UPFC的调节作用。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1研究的目的和意义

1.2FACTS综合评述

1.3统一潮流控制器综述

1.4本文的主要工作

2统一潮流控制器的稳态潮流调节特性的分析研究

2.1引言

2.2统一潮流控制器的基本原理

2.3统一潮流控制器的潮流调节特性分析Ⅰ

2.3.1潮流计算功率方程

2.3.2串联侧注入电势的幅值和相位对线路潮流的影响

2.3.3UPFC的最大有功调节能力

2.4统一潮流控制器的潮流调节特性分析Ⅱ

2.4.1计及阻抗和线路充电电容的潮流方程

2.4.2考虑容量限制时的UPFC最大有功调节能力

2.4.3线路电容对UPFC的潮流调节能力的影响

2.4.4串并联两侧电抗对潮流调节能力的影响

2.5含UPFC的潮流调节与无功优化的问题

2.5.1含UPFC的无功优化模型

2.5.2含UPFC的无功优化策略

2.5.3算例分析

2.6UPFC装置最佳安装位置的讨论

2.6.1安装位置灵敏度的定义

2.6.2电压有功灵敏度和无功电压灵敏度计算

2.6.3UPFC安装位置的讨论

2.7小结

3统一潮流控制器的模型与PID控制器的设计

3.1引言

3.2UPFC的模型

3.2.1静态模型

3.2.2动态模型

3.3控制量的选择

3.3.1串联侧注入电压的幅值与相角的调节效果

3.3.2串联侧注入电压的横分量和纵分量的调节效果

3.3.3串联侧出口电压的幅值与相角的调节效果

3.3.4串联侧注入电压的有功分量和无功分量的调节效果

3.3.5并联侧注入电流的有功分量和无功分量的调节效果

3.3.6控制量选择的建议

3.4忽略UPFC逆变器动态调节过程的PID控制器设计

3.4.1控制器的设计

3.4.2仿真研究

3.5基于UPFC动态模型的PID控制器设计

3.5.1UPFC的控制器设计

3.5.2UPFC装置的暂态仿真研究

3.6小结

4统一潮流控制器线性最优控制系统设计

4.1引言

4.2线性最优控制的基本原理

4.3系统状态方程的线性化

4.4UPFC的全状态反馈线性最优控制器的设计

4.5UPFC的输出反馈线性最优控制器的设计

4.6仿真研究

4.6.1UPFC的全状态反馈线性最优控制器的暂态仿真

4.6.2UPFC的输出反馈线性最优控制器的暂态仿真

4.7小结

5含统一潮流控制器时系统的几个稳定性问题

5.1引言

5.2UPFC的潮流控制与暂态稳定性

5.2.1UPFC的分段潮流控制策略构想

5.2.2暂态仿真

5.3UPFC对简单系统的阻尼影响

5.4UPFC对多机系统的阻尼和暂态稳定的影响

5.4.1UPFC对多机系统阻尼的影响

5.4.2UPFC对多机系统暂态稳定的影响

5.5小结

6结论

攻读博士学位期间所发表的学术论文

致谢

参考文献