统一潮流控制器（UPFC）在电力系统应用中的仿真研究

摘要

随着互联电力系统规模的不断扩大,电网结构日益复杂,需要对潮流进行有效控制。电力市场的逐步形成,电力业界面临的竞争加剧,也迫切需要具有灵活可靠的潮流控制手段。在传统的交流输电系统中,各节点注入功率确定后,潮流分布也随之确定,改变方法较单一。UPFC作为最有代表性、创造性且功能最为强大的FACTS装置,集并联、串联补偿和移相功能于一体,能同时控制母线电压和线路潮流的灵活控制,改善电力系统的稳定性。 本论文在分析UPFC数学模型的基础上建立了UPFC在MATLAB平台上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相环形电力系统,将UPFC模型应用到该系统中,着重研究了UPFC对电网电能质量的影响以及定功率控制和串联侧电压注入控制方式下的仿真研究。 首先研究了UPFC对故障系统中电网功率的影响以及UPFC对提高故障系统功率稳定性的作用；同时,对UPFC能够抑制无故障系统中系统接入电网时的功率冲击进行了研究。通过仿真波形研究了UPFC对电网故障中电压跌落的补偿作用以及UPFC对正常系统电压的影响,结果发现,UPFC可以保持故障中的系统电压为正弦波。 其次在定功率控制方式对应用UPFC的环网系统进行仿真分析,通过仿真可知,定功率控制方式可调节系统网络不同节点的潮流分配,对功率进行控制以使所需要的功率通过指定的路线。 最后在串联侧电压注入方式对应用UPFC的环网系统进行仿真分析,其同样可以控制系统的潮流,注入电压的改变,以及相位的变化,可使得功率因素的变化,同样使得潮流开始按照UPFC的控制方式变化,潮流进行了分流及优化。 仿真结果表明UPFC在系统中的控制性能依赖于其控制策略和控制参数的设计.从定功率控制和定电压控制就可以看出,优化UPFC的控制策略及参数,则可达到优化潮流和控制电压的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1灵活交流输电系统(FACTS)介绍

1.1.1 FACTS控制器的技术背景

1.1.2 FACTS控制器的简化模型及原理

1.1.3 FACTS控制器的分类

1.1.4 FACTS装置的现状

1.1.5 FACTS技术的未来发展方向

1.1.6 FACTS技术的意义

1.1.7对我国研究和应用FACTS技术的看法及建议

1.2统一潮流控制器(UPFC)概述

1.2.1统一潮流控制器现状

1.2.2美国INEZ变电站统一潮流控制器简介

1.2.3 UPFC与传统设备的比较

1.3本文研究的主要内容

第二章UPFO的原理、建模及控制模型

2.1 UPFC的工作原理

2.2 UPFC的动态模型

2.3 UPFC的控制模型

2.4本章小结

第三章UPFC在电力系统应用中的仿真模型研究

3.1 MATLAB概述

3.2仿真环境概述

3.3 MATLAB仿真平台下的UPFC特性研究

3.3.1 UPFC的控制系统的仿真模型

3.3.2 UPFC仿真模型的建立

3.4本章小结

第四章UPFC在电力系统应用中的仿真研究

4.1应用UPFC的三相电力系统仿真模型的建立

4.2UPFC对系统功率的影响

4.2.1无故障时有无安装UPFC对电力系统的影响

4.2.2有故障时有无安装UPFC对电力系统的影响

4.3 UPFC对系统电压的影响

4.3.1无故障时有无安装UPFC对电力系统的影响

4.3.2有故障时有无安装UPFC对电力系统的影响

4.4本章小结

第五章应用UPFC三相环网中不同控制下的电力系统仿真

5.1应用UPFC的三相环网电力系统仿真模型的建立

5.2应用UPFC的定线路功率控制

5.2.1定线路控制状态下的正常运行仿真

5.2.2定线路控制状态下的三相短路运行仿真

5.3应用UPFC的串联侧电压注入法控制

5.3.1串联侧电压注入控制状态下的运行仿真

5.3.2串联侧电压注入控制状态下的三相短路运行仿真

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢