基于电网互联的IPC参数选取问题研究

该文运用向量分析的方法解析了电网等值参数和相间功率控制器相关参数之间的关系。对控方主导系数K值进行计算分析,提出了控方主导与运行制约协调选取参数的原则和步骤。以IPC240电路模型为载体,东北电网为控方电网,华北电网为受控方电网,假设在东北-华北联络线绥中端口处装设相间功率控制器(IPC)。东北电网以绥中为等值端口,华北电网以姜家营为等值端口,运用戴维南等值对两侧电网进行处理。探讨了东北、华北电网互联IPC参数优化问题,并给出了IPC参数的取值范围。

负荷频率变化时IPC及其两侧电网的动态行为

研究了负荷频率变化时,相间功率控制器(IPC)及两侧电网的动态行为,着重探究了带IPC联络线的两侧电网是否会轻易地在负荷频率变化时落入异步运行状态。建立了研究这一特殊问题的数学模型,该模型将计及两侧频率差异的动态潮流、IPC电压电流基本方程与电网跟踪等值技术三者适当地结合,为突破技术难点铺平道路。以实际联网为背景的研究结果表明,在IPC联络线两侧电网负荷常规变化的条件下,并不会因频率变化步调上的差异,由较明显的相位相对滑移,轻易地转入异步运行状态。文中指出,运行工作点处于P-d 曲线适应性区段时,带IPC联络线的功率变动能适应两侧电网负荷需求上的变化,同时两侧电网能以较小的频差平稳地运行。

IPC增强互联系统稳定性控制策略研究

基于相间功率控制器IPC(InterphasePowerController)互联系统,比较了保证电网互联的IPC同步策略。从暂态振荡能量函数角度分析了联络线功率振荡的机理,提出通过调节联络线功率不断削减互联系统暂态振荡能量,从而达到阻尼联络线振荡的IPC参数控制策略。设计了IPC自适应模糊控制器,选择联络线两端电压相位差与联络线功率作为控制信号,对增益系数进行自适应模糊调节。以4机双区域测试系统为例,分多种情况进行了暂态时域数值仿真。仿真结果表明:该控制器能够保证互联系统同步,并有效阻尼联络线功率振荡,联络线传输功率和关键节点电压等指标也可得到保证。

互联电网接入IPC参数调整时刻的研究

模拟两侧电网通过一点互联,在一侧电网端口接入IPC。在对两侧复杂电网进行简化等值基 础上,建立IPC通用电路模型,并进行向量分析。选择IPC电容器、电抗器的参数调整时间,对调控过 程中IPC电容器的电流冲击和电抗器的电压冲击进行有效抑制。

相间功率控制器(IPC)在电力系统中的应用

发展迅速的柔性交流输电及其控制器技术(FACTS)已被国内外普遍认为是新型有效的输电技术。除了其技术概念和技术规范取得新进展外,控制器技术也在快速发展着。其中的相间功率控制器IPC(Interphase Power Controller)能有效地控制线路潮流,提高线路输送功率或用于设备增容,限制短路电流。从IPC的基本原理和结构出发,研究了IPC的主要系统应用及在国外的研究和应用情况,IPC在未来互联电网中的可能工程布点,着重对IPC在联网中的可能应用进行了研究,并得出初步的结论。

TCIPC提高暂态稳定性的PI控制器设计

在研究可控相间功率控制器(Thyristor Controlled Interphase Power Controller,TCIPC)的基本结构和潮流控制原理基础上,建立了在dq0坐标下TCIPC支路电流、端口电压及控制的传输功率之间关系的数学模型;依据TCIPC功角特性说明了调节IPC电感支路参数可以控制联络线传输功率达到改善系统稳定性的机理;基于TCIPC的感抗参数与联络线传输功率的关系,以电流作为TCIPC晶闸管触发控制的同步信号,将感抗期望值作为该控制器的参考信号,设计了TCIPC触发角校正的PI定阻抗控制器;并搭建了带IPC简单系统模型进行仿真。仿真结果验证了该控制器的有效性,并说明通过对TCIPC感抗的控制,可以改善带IPC系统的暂态稳定性。

基于VSC的DCIPC阻尼系统功率振荡及限制短路电流研究

根据相间功率控制器(IPC)和电压源型变换器(VSC)的基本原理、工作特性,将二者结合构成移相环节连续可调的动态可控相间功率控制器(DCIPC)。通过参考电压值对VSC进行调节,进而改变电感和电容支路的注入电压,达到快速连续地改变IPC各支路移相角的目的。分析移相角控制对带DCIPC联络线传输功率的调节作用,以发电机角速度变化作为反馈控制信号设定VSC产生的移相电压,从而实现抑制功率振荡的功能。该控制器电感支路由晶闸管控制电抗器(TCR)代替,电容支路由晶闸管控制串联电容器(TCSC)容性微调模式构成,分析TCR支路感抗和TCSC支路容抗对短路电流的限制作用,以晶闸管触发角作为控制信号设定DCIPC的等值参数,从而实现限制短路电流的功能。以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例,验证了所提方法的有效性。

可控相间功率控制器(TCIPC)运行特性分析

研究了相间功率控制器IPC(Interphase Power Controller)基本结构和数学模型,通过晶闸管触发控制电感支路构成可控相间功率控制器(TC IPC),并将其应用于交流弱联系的互联电网中,推导了晶闸管触发延迟角与TC IPC参数以及两侧电网戴维南等值参数之间的关系,分析了计及两侧电网等值参数影响下的TC IPC运行特性。以东北-华北电网经带TC IPC的联络线交流弱联系为例,说明TC IPC对互联电网具有动态连续潮流控制能力。

电压注入型DCIPC中VSC的控制方式及运行特性仿真研究

针对于常规相间功率控制器静态移相和调节过程产生功率振荡等问题,在电压注入型相间功率控制器结构的基础上,将其移相功能由电压源换流器实现,构成移相角度连续可控的动态可控相间功率控制器(DCIPC)。建立dq0坐标下的DCIPC数学模型,阐述电压源换流器的控制方式并采用间接电流控制策略实现对电压源换流器的控制,通过对PWM调制比M及移相角δ进行控制,平稳连续地改变电压源换流器的注入电压,从而实现带IPC联络线功率及电压的调节。以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例,验证了DCIPC能够实现连续有效调节线路功率和电压的功能。

基于IPC在潮流调节中的研究应用

为了提高系统运行的经济性,将相间功率控制器(Interphase Power Controller,IPC)引入网络中进行潮流控制,实现网损优化;在阐述网损优化模型的基础上,依据相间功率控制器的基本结构,在保持原始网络节点导纳矩阵对称性的条件下,建立了利用相间功率控制器进行网损优化的数学模型,该模型将IPC对网络的影响等效为节点附加注入功率,并引入到网损优化模型的等式约束条件中,将含IPC支路功率及IPC参数约束引入到不等式约束条件中,通过罚函数与解耦法相结合进行网损优化的求解。IEEE5和IEEE14节点算例结果分析验证了所建模型的有效性,说明了利用相间功率控制器可以实现网损优化,有利于系统的经济运行。

分布式静止串联补偿器相间协调控制方法

分布式静止串联补偿器(DSSC)是一种串联型分布式柔性交流输电装置,功率模组串联接入交流线路。为快速、平稳地处理DSSC的各相模组故障,本文提出相间协调控制策略,通过引入热备用控制机制,在三相DSSC的某一相出现模组故障后,将非故障相指定模组转为热备用状态并输出零电压,同时提升各相正常模组的输出电压,从而保持DSSC输出总电压不变,在避免对交流电网造成不平衡扰动的同时,保证模组故障不影响线路稳态潮流。在湖州分布式潮流控制器(DPFC)示范工程中,通过开展模组故障模拟试验,验证了相间协调控制方法的可行性和有效性。

SVC和IPC联合改善异步机风电场的电压稳定性

为了改善异步机风电场的电压稳定性,在分析风电场电压失稳原因的基础上,提出将静止无功补偿器SVC和相间功率控制器IPC联合引入风电场并网系统中。将SVC并联于风电场母线,提供无功功率;将IPC串联于风电场联网线路上,在分析IPC基本结构的基础上,推导出相间功率控制器限制短路电流的条件。在系统侧发生短路时,IPC可以起到限制短路电流、降低风电出口电压跌落的作用,提高电压稳定性。通过Matlab/Simulink软件平台搭建了风电场并网的仿真模型,结果表明:异步机风电场在风速随机波动的情况下,SVC能动态补偿无功功率,保持系统电压稳定性;当系统中出现三相短路接地故障时,IPC良好的短路电流限制能力使得母线电压不至于降得太低,能保持电压稳定,提高了风电机组的低电压穿越能力。

基于VSC的DCIPC抑制电力系统低频振荡的研究

根据电压源换流器(VSC)和相间功率控制器(IPC)的基本工作原理,以VSC代替IPC的移相环节构建了动态可控的相间功率控制器(DCIPC)。本文基于含一台DCIPC的单机无穷大和多机系统,建立了包含DCIPC电压源换流器VSC动态模型的系统动态方程,得到以VSC的调制比增量Δm和注入电压相角增量Δθ为输入,系统功角变化量Δδ为输出的Phillips-Heffron模型,并由此得出IPC在单机无穷大系统和多机系统中能够抑制低频振荡的理论依据。分析了IPC中阻尼功率振荡的控制参数,采取合理的控制策略调节IPC的参数,可以增加系统的阻尼转矩,使系统的振荡得到平息,提高系统运行的稳定性。

TCIPC并联MOV后对其暂态过程的影响

可控相间功率控制器(TCIPC)并联金属氧化物限压器(MOV)可以对其接入电网潮流控制中可能出现的过电压进行保护,但MOV的并入对TCIPC运行模式变化的暂态过程具有一定的影响。针对此问题,基于TCIPC的基本结构,对TCIPC过电压出现的机理进行探讨,建立TCIPC并联MOV后的动态模型。以功率为参考,选定TCIPC入口母线电压以及线路电流作为控制器的协调分量,设计PI校正阻抗控制器。并以两等值电网经TCIPC交流弱联系为例,仿真分析说明TCIPC并联MOV后会使系统的潮流调控能力下降,恢复稳定的暂态过渡过程时间延长。

基于萤火虫算法的TCIPC功率振荡阻尼控制器的设计

在研究可控相间功率控制器(TCIPC)基本原理的基础上,分析了电感、电容支路对带TCIPC联络线传输功率的调节作用及TCIPC阻尼系统功率振荡的机理,设计了一种TCIPC功率振荡阻尼控制器,提出了一种混合的萤火虫算法和模式搜索技术(h-FAPS),该技术综合萤火虫算法的全局搜索能力和模式搜索算法的局部搜索能力,实现了控制器的参数优化。为了解决使用远距离信号可能会影响控制器可靠性的缺点,采用由本地可测量的有功功率信号改进的远程速度偏差信号作为控制器的输入信号。搭建带TCIPC的单机无穷大系统简化模型进行仿真,仿真结果验证了控制器的有效性,该控制器在系统受到干扰后具有良好的阻尼性能,可以起到提高系统稳定性的作用。

TCIPC提高系统稳定性的逆系统方法最优控制

可控相间功率控制器(TCIPC)对电力系统潮流控制,提高线路输送能力具有一定的作用,在研究可控相间功率控制器(TCIPC)基本原理的基础上,分析了电感、电容支路对带TCIPC联络线传输功率的控制特性,进行了TCIPC提高系统暂态稳定性的机理分析。基于逆系统方法,将含调谐型TCIPC的非线性电力系统线性化,构造出一个伪线性系统,并且依据线性二次型调节器(LQR)最优控制理论推导出TCIPC的非线性控制规律。搭建了带调谐型TCIPC的单机无穷大系统简化模型进行仿真。仿真结果验证了采用逆系统方法设计的控制策略可以在系统发生大干扰后具有良好的控制性能,能够达到提高电力系统暂态稳定性的作用。

基于VSC的DCIPC在潮流调节中的应用

根据电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)和相间功率控制器(Interphase Power Controller,IPC)的基本工作原理及特性,以VSC代替传统相IPC的移相环节,构成了动态可控的相间功率器(Dynamic Controlled Interphase Power Controller,DCIPC).基于DCIPC的原理结构,建立了VSC注入电压与线路传输功率的关系,推导出带IPC的情况下输送功率的表达式,分析了影响系统潮流的控制参数.利用间接电流控制策略实现对电压源换流器VSC的控制,通过对脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)调制比M及移相角θ进行控制,平稳连续地改变VSC的注入电压,从而改变附加注入功率实现对潮流的有效调节.IEEE14节点算例结果分析验证了利用相间功率控制器可以实现这一目标.

UIPC与STATCOM联合改善风电并网系统电压稳定性

针对风电并网可能产生的电压不稳定问题,充分结合FACTS技术的优势,提出一种将统一相间功率控制器(UIPC)和静止同步补偿器(STATCOM)联合应用于风电并网系统中的方法,以改善风电并网系统的暂态电压稳定性。该方法是在风电场与电网的连接线上串联统一相间功率控制器(UIPC),将静止同步补偿器(STATCOM)并联在风电场的母线上。利用UIPC调节风电场与电网之间的功率流动,并在系统发生短路故障时限制短路电流,以此降低故障发生时母线电压跌落的程度;同时使用STATCOM进行无功补偿,使电压得到及时地恢复。通过建立相应的仿真模型,利用UIPC和STATCOM对风电并网系统电压稳定性进行联合控制,结果表明该方法应用在风电并网系统中可以使系统暂态电压稳定性得到极大的加强。

基于OVAC的IPC和励磁作用提高暂态稳定研究

针对发电机励磁和相间功率控制器(IPC)对电力系统稳定性的影响,提出了通过相间功率控制器和发电机励磁系统共同作用提高系统暂态稳定性。基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包含励磁系统参数和相间功率控制器控制参数的状态空间方程,并基于最优变目标控制(OVAC)策略,可以得出以励磁系统为基础加以IPC协调的控制规律,通过仿真分析,可以验证该策略能够有效提高系统的暂态稳定性。

相间功率控制器的潮流调控性能分析

通过分析相间功率控制器(IPC)的功角特性,提出了一种通过综合协调改变IPC参数和联络线两侧发电机组输出功率的联络线潮流和联络线两侧电网频率协调控制方案。分析比较了在不同扰动情况下调谐型IPC和非调谐型IPC 在控制联络线潮流和保持系统同步运行能力方面的区别,并根据东北-华北电网实际数据进行了仿真。仿真结果表明, 调谐型IPC稳定联络线潮流和保证联络线两侧电网同步运行的效果优于非调谐型IPC。