統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)對電力系統(tǒng)次同步振蕩的影響研究.pdf

1、電力系統(tǒng)次同步振蕩問題危及著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。近年來，F(xiàn)ACTS裝置在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，一方面其不恰當?shù)目刂频姆绞交蛘哌\行狀態(tài)會引發(fā)次同步振蕩，另一方面，利用FACTS裝置阻尼次同步振蕩的策略也層出不窮?；谧儞Q器的FACTS裝置中，統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是功能最為強大的，它不僅可以同時控制本地母線電壓和輸電線的潮流，還可以控制電路的阻抗和電壓角度，使電力系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)。本文就含UPFC系統(tǒng)的次同步振蕩特性進行

2、了深入的研究，分析了UPFC對次同步振蕩的影響，并設(shè)計了UPFC抑制次同步振蕩的控制器。
　　首先介紹了分析電力系統(tǒng)次同步振蕩問題的基本理論，總結(jié)了多種抑制次同步振蕩的策略以及應用情況，對UPFC的研究現(xiàn)狀作了詳細的介紹。論文建立了UPFC的適合于次同步振蕩分析的等效模型，并通過測試信號法驗證了該模型的準確性。基于IEEE第二標準模型，由全系統(tǒng)包括UPFC在內(nèi)的動態(tài)線性化數(shù)學模型，利用復轉(zhuǎn)矩系數(shù)法推導出系統(tǒng)電氣復轉(zhuǎn)矩系數(shù)表達式，指

3、出UPFC可以改善含串補電容系統(tǒng)的電氣阻尼，然后通過推導全系統(tǒng)在次同步頻下的等效阻抗，解釋了UPFC對系統(tǒng)次同步振蕩的影響機理，指出UPFC是通過改變線路次同步阻抗來影響次同步振蕩特性的。同時建立了UPFC的等效阻抗模型，定性分析了系統(tǒng)運行條件的變化對電氣阻尼的影響，指出UPFC的有功功率控制較無功控制和電壓控制來說，對系統(tǒng)的阻尼特性影響更大。
　　在MATLAB/SIMULINK仿真平臺上搭建了精確的IEEE第二標準模型和UPF

4、C的電磁暫態(tài)仿真模型，利用測試信號法分析了UPFC的安裝位置、潮流控制、電壓控制和系統(tǒng)串補度對發(fā)電機次同步特性的影響，指出UPFC并聯(lián)側(cè)的電壓控制對次同步振蕩幾乎沒有影響，串聯(lián)側(cè)潮流控制對次同步振蕩有一定的影響，并且有功控制比無功控制的影響要大，驗證了利用UPFC等效阻抗模型的定性分析結(jié)果。同時，搭建了南京電網(wǎng)實際系統(tǒng)，將UPFC接入其中，通過仿真，計算出全系統(tǒng)的電氣阻尼曲線，分析了UPFC對該系統(tǒng)次同步特性的影響，并分別得到汽輪發(fā)電機

5、軸系的振蕩情況，結(jié)果表明，UPFC對南京電網(wǎng)實際系統(tǒng)中的兩個發(fā)電廠都不會引起次同步振蕩，并且會改善西渡電廠的電氣阻尼。
　　利用復轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析法，分析了附加阻尼控制抑制次同步振蕩的機理，分別設(shè)計出UPFC并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)的附加阻尼控制器，通過算例驗證了兩個阻尼控制器的效果。然后，提出了一種協(xié)調(diào)UPFC串并聯(lián)側(cè)附加阻尼控制器的抑制策略，利用遺傳算法優(yōu)化控制器的參數(shù)，通過算例分析，證明了協(xié)調(diào)UPFC串并聯(lián)側(cè)的阻尼控制器可以使其抑制次同步