统一潮流控制器(UPFC)在湖南电网中的应用研究

摘要

统一潮流控制器(UPFC)是FACTS家族中功能最强大的装置，能同时控制系统的电压、相角及阻抗等参数，可实现对系统潮流和电压的控制，提高系统输送容量和稳定性，逐渐成为电力系统研究领域中新的热点。
　　 本文首先介绍了统一潮流控制器的发展及其应用情况，分析讨论了UPFC的工作原理及运行方式，在此基础上，基于功率注入法建立了UPFC的数学模型，并在电力系统综合程序(PSASP)中建立了用于潮流控制的UPFC模型。通过分析UPFC的动态过程，根据UPFC的控制目标，基于d-q变换对含UPFC的系统进行解耦分析，分别对串、并联侧进行功率和电压的PI解耦控制，结合等效电路得到UPFC的动态模型，并在PSASP中建立了用于稳定分析的UPFC动态模型。利用IEEE-14节点系统对模型进行仿真计算，结果证明了模型的有效性，并验证了UPFC具有强大的潮流调节功能和暂态稳定功能。
　　 采用灵敏度算法对UPFC的选址进行研究，并结合湖南电网的情况确定UPFC的安装地点。针对湖南电力系统存在的潮流分布不均、南北断面线路输送容量极限问题，加入UPFC模型对湖南系统进行仿真计算，通过设置适当的参数，得到理想的潮流结果，使得南北断面潮流分布不均的问题得以解决，线路的输送容量极限也得到了相应的提高，针对电压稳定问题，根据湖南电网具体情况确定UPFC装置的安装位置，对系统进行暂态稳定仿计算，仿真结果表明UPFC可有效调节系统电压，提高了湖南电网的稳定性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 统一潮流控制器(UPFC)的概述

1．3 统一潮流控制器(UPFC)的研究现状

1．3．1 UPFC的建模

1．3．2 UPFC的控制策略

1．3．3 UPFC的电力电子变换

1．3．4 UPFC的定容与定址

1．4 论文的主要研究工作

第2章 统一潮流控制器(UPFC)的结构及控制

2．1 UPFC的基本结构及原理

2．1．1 UPFC的基本结构

2．1．2 UPFC的基本原理

2．2 UPFC的数学模型

2．2．1 UPFC的等效电路

2．2．2 UPFC的功率注入模型

2．2．3 UPFC的动态数学模型

2．3 UPFC的控制系统

2．4 本章小结

第3章 PSASP程序中统一潮流控制器(UPFC)的建模

3．1 电力系统综合程序(PSASP)简介

3．2 基于PSASP用户自定义(UD)模块的UPFC建模

3．2．1 UPFC在PSASP中的静态模型(潮流计算)

3．2．2 UPFC在PSASP中的准稳态模型(暂态计算)

3．2．3 算例仿真

3．3 本章小结

第4章 统一潮流控制器(UPFC)在湖南电网中的应用

4．1 湖南电力系统概况及现存问题

4．1．1 湖南电力系统概况

4．1．2 湖南电力系统现存的问题

4．2 基于灵敏度算法的UPFC选址

4．2．1 灵敏度因子的定义

4．2．2 算例分析

4．3 UPFC对南北断面线路的输送容量极限调节

4．3．1 UPFC的安装方案

4．3．2 UPFC不同安装地点的仿真情况

4．4 UPFC对系统电压稳定的调节作用研究

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参与的科研工作

致谢