本發(fā)明涉及一種用于UPFC串聯(lián)側的PV控制方法，屬于電力系統(tǒng)運穩(wěn)定與控制領域。
背景技術：
：電力系統(tǒng)是一個復雜的大規(guī)模非線性動態(tài)系統(tǒng)，其穩(wěn)定性分析一直是電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行的重要研究課題。長期以來，功角穩(wěn)定問題得到了人們的普遍關注，并建立了一套比較完備的功角穩(wěn)定分析理論和方法，但與此同時，電壓穩(wěn)定作為電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的另一個重要方面，研究進展卻相對緩慢。改善電壓穩(wěn)定性最常用的方法是向系統(tǒng)注入無功功率進行補償。傳統(tǒng)的機械式控制方法有明顯的局限性，最主要的一點是速度慢。由于受到機械開關的物理特性和關斷特性等限制，它的操作時間一般為20～80ms。所以傳統(tǒng)方法基本上只能在靜態(tài)情況下控制系統(tǒng)潮流，對動態(tài)穩(wěn)定的控制缺乏足夠的能力。而靈活交流輸電系統(tǒng)(FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystem，F(xiàn)ACTS)，裝有電力電子或其他靜止型控制器，能夠快速可靠的對系統(tǒng)進行動態(tài)穩(wěn)定控制，具有較強的可控性和增大電力傳輸?shù)哪芰?。隨著技術的不斷進步以及我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網結構和運行方式的復雜程度逐漸提高。同時，電網智能化使得FACTS裝置在系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用，并且發(fā)揮了越來越強的作用。統(tǒng)一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController，UPFC)綜合了各種FACTS器件控制手段，是FACTS元件裝置中功能最強大的元件。它能夠動態(tài)控制電力系統(tǒng)的有功、無功、電壓、阻抗和功角，便于優(yōu)化系統(tǒng)運行、提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性并能阻尼系統(tǒng)振蕩，能夠對進行交流輸電系統(tǒng)實時控制和動態(tài)補償，逐漸成為當前研究的熱點。鑒于UPFC全面而優(yōu)越的性能，它對于提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的有十分積極的作用，研究裝設有UPFC的電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，對于電力電子設備更加全面、快速的與電力系統(tǒng)融合和開拓電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題研究新局面都具有十分重要的現(xiàn)實意義。UPFC在系統(tǒng)中應用的主要目的是調節(jié)系統(tǒng)潮流，使系統(tǒng)潮流分布更為合理，所以UPFC控制方式一般采用潮流調節(jié)特性強的定功率控制。但是小擾動過程中，UPFC采用定功率控制時維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的能力有一定欠缺。技術實現(xiàn)要素：為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于UPFC串聯(lián)側的PV控制方法。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種用于UPFC串聯(lián)側的PV控制方法，將UPFC串聯(lián)側的控制目標定為UPFC所在線路的有功功率與線路末端的電壓，分別以有功功率偏差ΔPL與電壓偏差ΔVj作為輸入信號，輸入各自PI控制器，從而直接對UPFC所在線路有功潮流及線路末端電壓進行控制。所述PV控制方法的數(shù)學表達式為，Vseq=(KPP+KPIs)(Pref-PL)Vsep=(KVP+KVIs)(Vjref-Vj)]]>其中，Vseq為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓相垂直的分量，Vsep為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓同向的分量，KPP、KPI、KVP、KVI均為PI控制器的參數(shù)，Pref為UPFC所在線路有功功率目標值，PL為UPFC所在線路有功功率實際值，ΔPL＝Pref-PL，Vjref為UPFC所在線路末端電壓目標值，Vj為UPFC所在線路末端電壓實際值，ΔVj＝Vjref-Vj，表示PI控制的積分環(huán)節(jié)。本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明提供的用于UPFC串聯(lián)側的PV控制，在實現(xiàn)UPFC潮流調節(jié)功能的同時，可以提高系統(tǒng)小擾動情況下的電壓穩(wěn)定性。附圖說明圖1為UPFC在系統(tǒng)中的安裝方式示意圖。圖2為UPFC串聯(lián)側定功率控制框圖。圖3為UPFC串聯(lián)側PV控制框圖。圖4為WSCC三機九節(jié)點系統(tǒng)接線圖。圖5為小擾動時兩種控制方式下B5節(jié)點電壓曲線比較圖。圖6為小擾動時兩種控制方式下線路有功功率比較圖。圖7為小擾動時兩種控制方式下線路無功功率比較圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，為UPFC在系統(tǒng)中的安裝方式示意圖，其中，RL、XL為線路ij的線路參數(shù)，分別表示線路ij的電阻、電抗，Vi、Vj分別為節(jié)點i、j的電壓幅值，θj、θj分別為節(jié)點i、j的電壓相角，Vm為UPFC串聯(lián)側出口處的電壓幅值，θm為UPFC串聯(lián)側出口處的電壓相角，Tse和Tsh分別為UPFC的串聯(lián)變壓器和并聯(lián)變壓器；Vse∠θse為UPFC串聯(lián)變壓器輸出的電壓，為UPFC串聯(lián)側所在線路電流；Vsh∠θsh為UPFC并聯(lián)變壓器輸出的電壓，為并聯(lián)側支路的電流，PL和QL分別為UPFC所在線路的有功潮流與無功潮流，PLoad+jQLoad為j側所帶負荷。傳統(tǒng)運行方式下，UPFC采用圖2所示的定功率控制對線路的潮流PL+jQL進行控制，將其控制在Pref+jQref；其中，Pref、Qref分別為UPFC所在線路有功潮流控制目標值與線路無功潮流控制目標值，Tse1和Tse2為換流器的時間常數(shù)；KPP、KPI、KQP、KQI均為PI控制器的參數(shù)；Vseq為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓相垂直的分量；Vsep為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓同向的分量；Vseref為Vseq和Vsep合成電壓的幅值，θseref為Vseq和Vsep合成電壓的相角。在系統(tǒng)中，其線路有功和無功分別如下：PL=-VmVjXLsin(θj-θm)]]>QL=Vm2XL-VmVjXLcos(θj-θm)]]>由上述兩式可見PL對線路相角差θj-θm影響較大，QL對Vj影響較大。當負荷出現(xiàn)小擾動，如無功負荷突增的情況時，為維持系統(tǒng)電壓水平，使其不發(fā)生偏差，需要向負荷提供足夠的無功。而當UPFC采用定功率控制時，將QL控制為定值，當負荷出現(xiàn)擾動時，系統(tǒng)提供給負荷的無功將受到限制，這時對電壓維持原有水平不利。θj-θm在在很小的情況下，QL與Vj基本呈線性關系，所以可以考慮對定功率控制進行改進。具體改進如圖3所示，用于UPFC串聯(lián)側的PV控制方法：將UPFC串聯(lián)側的控制目標定為UPFC所在線路的有功功率與線路末端的電壓，分別以有功功率偏差ΔPL與電壓偏差ΔVj作為輸入信號，輸入各自PI控制器，從而直接對UPFC所在線路有功潮流及線路末端電壓進行控制，減小發(fā)生小擾動時節(jié)點電壓產生的偏差，提高小擾動情況下的電壓穩(wěn)定性，同時仍能實現(xiàn)UPFC對線路有功潮流的控制。PV控制方法的數(shù)學表達式為，Vseq=(KPP+KPIs)(Pref-PL)Vsep=(KVP+KVIs)(Vjref-Vj)]]>其中，Vseq為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓相垂直的分量，Vsep為UPFC串聯(lián)側輸出電壓與送端電壓同向的分量，KPP、KPI、KVP、KVI均為PI控制器的參數(shù)，Pref為UPFC所在線路有功功率目標值，PL為UPFC所在線路有功功率實際值，ΔPL＝Pref-PL，Vjref為UPFC所在線路末端電壓目標值，Vj為UPFC所在線路末端電壓實際值，ΔVj＝Vjref-Vj，表示PI控制的積分環(huán)節(jié)。為了進一步說明上述方法，使用PSASP軟件在如圖4所示的WSCC三機九節(jié)點標準系統(tǒng)中進行測試，其中L1、L2、L3為感應電機負荷，系統(tǒng)B5節(jié)點電壓水平偏低。將UPFC串聯(lián)側裝設在線路B1-B5的B1處，并聯(lián)側接于B1節(jié)點。UPFC基本參數(shù)為：UPFC串聯(lián)側變壓器注入電壓最大值Vsemax＝0.115p.u.，串聯(lián)側變壓器內電抗Xse＝0.02p.u.。UPFC采用定功率控制時，將被控線路潮流控制在0.97+j0.10，節(jié)點B1電壓控制在1.01p.u.，各控制器參數(shù)為：KPP＝0.9、KPI＝4、KQP＝0.7、KQI＝6；采用上述提出的PV控制方法時，將UPFC所在線路末端節(jié)點B5電壓控制在1.00p.u.，其余控制目標與定功率控制相同，各控制器參數(shù)為：KPP＝0.9、KPI＝4、KVP＝1、KVI＝5；仿真時長20s。小擾動故障設置：2s時B5處的負荷L3突增無功負荷0.60p.u.。分別對UPFC采用定功率控制和PV控制的情況進行仿真，小擾動情況下，節(jié)點B5的電壓曲線如圖5所示。由圖5可以看出，在小擾動時，采用電壓穩(wěn)定控制的UPFC使節(jié)點B5的電壓跌落的幅度更小，并且能迅速恢復到原有電壓水平。兩種控制方式下，UPFC所在線路B1-B5的線路有功功率與無功功率對比分別如圖6和圖7所示。從圖6可以看到，小擾動發(fā)生時，采用電壓穩(wěn)定控制的UPFC使線路有功出現(xiàn)了超調，但在約3s后便將線路有功值控制在了初始目標。定功率控制的UPFC同樣將線路的有功控制在了初始目標。從圖7可以看到，小擾動后，由于擾動增加了B5處的無功負荷，而且UPFC要維持節(jié)點B1電壓的大小，所以采用電壓穩(wěn)定控制的UPFC增加了線路上輸送的無功功率，而采用定功率控制的UPFC仍將線路無功值控制在初始目標，同時可以看出采用電壓穩(wěn)定控制時線路無功的調節(jié)能力比采用定功率控制時要差。綜上所述，上述PV控制方法在實現(xiàn)UPFC潮流調節(jié)功能的同時，可以提高系統(tǒng)小擾動情況下的電壓穩(wěn)定性。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3