基于VSC电网间同期并列装置实现统一潮流控制器的仿真研究

摘要

随着电网互联规模的不断扩大和电能需求的不断增加，电网间不恰当的并列操作将会导致严重的电力事故和给国民经济带来巨大的损失，因此同期并网技术在现代电力发展中的重要性显得尤为突出。统一潮流控制器(UPFC)作为柔性交流输电系统(FACTS)中最具代表性和功能多样化的装置，即在功能上能够实现对输电系统线路电压调节、阻抗补偿、相位调节、有功功率和无功功率单独快速的动态调节，扩大输电系统的输送能力，提高电力系统的稳定性，优化电力系统运行，是当前FACTS的研究热点之一。
　　 针对已提出的基于电压源换流器(VSC)的并网模型在结构上和统一潮流控制器的相似性，本文首先介绍了同期并网模型的结构和并网的三个要素调节的方法，以及同期并网条件分别不满足时对系统的冲击和影响。说明了并网装置在并网成功后转换为统一潮流控制器(UPFC)的方法，该方法使得并网系统在并网成功后转换为统一潮流控制器，以提高电气元件的利用效率，进而提高系统的输电能力，缓解和解决输电阻塞现象，并从经济上减少了并网系统的成本。其次建立了并网系统转换为统一潮流控制器(UPFC)后的数学模型，并考虑直流侧电容动态过程的基础上结合传统的PI调节器，采用dq解耦的控制策略设计了并联侧和串联侧的控制器。并联侧控制器实现调节输送端母线电压，并从线路中吸收有功功率来补偿直流侧电容电压的损失，串联侧通过吸收直流侧电容提供的功率向系统中注入一个幅值和相角都可调节的电压，来实现线路的潮流控制。最后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中建立了统一潮流控制器的仿真模型，对含UPFC的系统进行了稳态仿真和暂态仿真，稳态仿真包括电压稳定性和潮流调节的仿真分析，仿真结果表明，统一潮流控制器可以稳定并调节系统输入端电压，可以有效的控制系统线路潮流分布。暂态仿真验证了UPFC在系统发生故障时可以减小电压跌落，降低线路潮流扰动值和抑制功率振荡并加快系统稳定运行状态的恢复。