多灵活交流输电控制器间交互影响分析及其协调控制研究

摘要

随着电力系统的发展和对系统运行要求的不断提高，灵活交流输电(FACTS)技术在电力系统中的应用日益广泛。FACTS装置的应用能够大幅度提高线路的功率传输水平，提高电力系统的稳定性。近年来电力系统中安装的FACTS装置日渐增多，这一发展趋势在带来巨大经济效益的同时也给电力系统的运行提出了新的要求，如何保证多个、不同FACTS装置的协调运行是其中之一。 目前，关于FACTS控制器之间、FACTS同传统电力控制装置之间的交互影响及其协调运行领域的研究仍处于初始阶段；因此，探索新理论、新技术和新方法，通过多个FACTS器件的协调控制来提高电力系统的安全运行水平，具有重要的理论意义和工程应用价值。围绕这一课题，全文的内容主要包括以下几个部分： 第一部分推导了含多个SVC、TCSC、以及多个STATCOM和UPFC的多机电力系统的数学模型，应用相对增益矩阵(RGA)理论，提出了一种基于RGA的多个控制器间交互影响分析方法。RGA交互指标可以定量地分析多台FACTS装置之间的交互影响强弱，从而通过选取最合适的安装地点或改变系统参数来减弱交互作用带来的不利影响。基于两个多机系统分析实例，以TCSC和SVC，以及SVC和STATCOM这些经典FACTS装置为研究对象，采用RGA方法分析了多台FACTS控制器间的交互影响问题，研究了电气参数对交互作用的影响，对计及该交互影响时的安装地点选择问题也进行了讨论，时域仿真表明了所提方法的有效性。 第二部分针对电力系统的非线性本质，提出了利用规范形(Normal Form)数学工具分析FACTS多个功能控制器间交互影响的研究方法。线性分析忽略了非线性项对系统响应的影响，而基于Normal Form的分析方法则通过保留泰勒展开至二阶项对其加以考虑。提出一非线性交互指标用以定量地评价多台SVC之间、SVC和TCSC之间、UPFC多个功能控制器之间的交互强烈程度；在多机电力系统研究实例中，通过理论分析与时域仿真验证了所提Normal Form分析方法的有效性。 第三部分以UPFC为研究对象，对其多个功能控制器，即直流电容电压控制、交流电压控制和有功潮流控制之间交互影响的物理特性进行了研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题的背景和研究意义

1.2 FACTS技术的研究现状综述

1.3控制器间交互影响研究现状综述

1.4课题来源

1.5论文的主要创新点及其章节安排

第二章装设FACTS的电力系统数学建模

2.1引言

2.2静止无功补偿器SVC

2.3可控串联补偿器TCSC

2.4静止同步补偿器STATCOM

2.5统一潮流控制器UPFC

2.6装有FACTS装置的多机电力系统数学模型

2.7小结

第三章基于相对增益矩阵方法的FACTS交互影响分析

3.1引言

3.2控制器交互影响分析的RGA方法

3.3基于RGA的SVC和TCSC交互影响分析

3.4基于RGA的SVC和STATCOM交互影响分析

3.5小结

第四章基于规范形方法的FACTS多功能控制器间交互影响分析

4.1引言

4.2规范形(Normal Form)分析方法

4.3基于Normal Form的多台SVC间交互影响分析

4.4基于Normal Form的UPFC多台功能控制器间交互分析

4.5基于Normal From的SVC和TCSC交互影响分析

4.6小结

第五章UPFC多功能控制器间交互影响的特性分析

5.1引言

5.2 UPFC多功能控制回路结构及其变量设定

5.3 UPFC多功能控制回路间交互实例

5.4 UPFC控制回路间交互影响的特性分析

5.5串、并电压源间电气连接(耦合)对交互作用的影响

5.6小结

第六章基于多目标进化算法的FACTS协调控制策略研究

6.1引言

6.2多目标进化理论

6.3多台FACTS装置间的协调控制设计

6.4应用实例

6.5小结

第七章全文总结

参考文献

附录

致谢

攻读博士学位期间发表的论文