基于WAMS的UPFC元件的负交互影响分析及协调控制

摘要

目前电网中的FACTS装置种类繁多，且受提取信息的限制，各装置多基于本地信息进行控制，造成多个SISO控制器单独运行时效果良好，但联合运行时因各控制器间缺乏配合而产生负交互影响。UPFC作为目前功能最全的FACTS元件，内部存在多个控制器，忽视这种负交互影响的控制设计方案会影响其控制效果，甚至危及到电网的稳定性。然而，目前关于UPFC控制器负交互影响及协调控制的研究多基于本地测量量，存在一定局限性，WAMS的出现为FACTS元件的研究提供了新思路，论文借助WAMS在线实时测量系统电气量的功能，详细研究了UPFC控制器的交互影响分析方法及其协调控制方案。
　　首先，论文基于UPFC各控制器间的工作关系，展开了有功潮流控制器与其他控制器联合运行时，负交互影响存在的机理分析。选取负交互影响指标、定义有功补偿度，定量、定性分析出有功潮流控制与交流电压控制、直流电压控制间的负交互程度和有功补偿度的关系。指出UPFC各控制器间存在着不可忽视的负交互影响，因此，考虑各控制器间负交互的控制策略是保证UPFC有效、稳定运行的关键。
　　根据UPFC有功控制与其他控制器间负交互存在的机理，论文从单个控制器入手对控制策略进行了改进。设计了采用分层结构的潮流解耦控制器，实现潮流控制器有功、无功解耦的功能；借助李雅普诺夫方法和系统暂态能量函数设计附加控制器，附加于交流电压控制器，提高系统的暂态稳定性；对UPFC串、并联侧变流器的双闭环控制系统进行了改进，改善有功控制引起的电容电压不平衡。
　　考虑在含UPFC的电力系统中，根据不同运行工况选择合适的UPFC控制模式，使UPFC达到理想控制效果，是在线实时监测系统的关键。论文提出一种UPFC在不同运行工况下的协调控制方案，该方案可实现不同运行工况下UPFC控制模式的灵活切换，使各控制器间相互协调，降低控制器间的负交互影响，同时更好的满足系统安全稳定、灵活运行的要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 FACTS元件负交互影响分析及协调控制研究

1.3 UPFC元件的研究现状

1.4 广域测量系统WAMS在FACTS元件控制中的应用

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 UPFC内各控制器间负交互影响分析

2.1 UPFC无功控制引起负交互影响的研究

2.2 UPFC有功控制引起负交互影响的研究

2.3 UPFC有功调节对电容电压影响的研究

2.4 本章小结

第3章 UPFC控制模式间负交互的解决方法

3.1应用改进控制策略的有功、无功控制器设计

3.2基于WAMS的附加控制器设计

3.3 改进双闭环控制系统

3.4 本章小结

第4章 基于WAMS的UPFC装置协调控制方案

4.1 电网静态稳定性判别及协调控制

4.2 电网暂态稳定性判别及协调控制

4.3 本章小结

第5章 结论及展望

5.1 论文工作总结

5.2 论文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢