统一潮流控制器（UPFC）对电力系统次同步振荡的影响研究

发布时间：2017-12-20 13:19

本文关键词：统一潮流控制器（UPFC）对电力系统次同步振荡的影响研究　出处：《东南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：电力系统次同步振荡问题危及着电力系统的安全稳定运行。近年来,FACTS装置在电力系统中的应用越来越广泛,一方面其不恰当的控制的方式或者运行状态会引发次同步振荡,另一方面,利用FACTS装置阻尼次同步振荡的策略也层出不穷。基于变换器的FACTS装置中,统一潮流控制器(UPFC)是功能最为强大的,它不仅可以同时控制本地母线电压和输电线的潮流,还可以控制电路的阻抗和电压角度,使电力系统处于最优工作状态。本文就含UPFC系统的次同步振荡特性进行了深入的研究,分析了UPFC对次同步振荡的影响,并设计了UPFC抑制次同步振荡的控制器。首先介绍了分析电力系统次同步振荡问题的基本理论,总结了多种抑制次同步振荡的策略以及应用情况,对UPFC的研究现状作了详细的介绍。论文建立了UPFC的适合于次同步振荡分析的等效模型,并通过测试信号法验证了该模型的准确性。基于IEEE第二标准模型,由全系统包括UPFC在内的动态线性化数学模型,利用复转矩系数法推导出系统电气复转矩系数表达式,指出UPFC可以改善含串补电容系统的电气阻尼,然后通过推导全系统在次同步频下的等效阻抗,解释了UPFC对系统次同步振荡的影响机理,指出UPFC是通过改变线路次同步阻抗来影响次同步振荡特性的。同时建立了UPFC的等效阻抗模型,定性分析了系统运行条件的变化对电气阻尼的影响,指出UPFC的有功功率控制较无功控制和电压控制来说,对系统的阻尼特性影响更大。在MATLAB/SIMULINK仿真平台上搭建了精确的IEEE第二标准模型和UPFC的电磁暂态仿真模型,利用测试信号法分析了UPFC的安装位置、潮流控制、电压控制和系统串补度对发电机次同步特性的影响,指出UPFC并联侧的电压控制对次同步振荡几乎没有影响,串联侧潮流控制对次同步振荡有一定的影响,并且有功控制比无功控制的影响要大,验证了利用UPFC等效阻抗模型的定性分析结果。同时,搭建了南京电网实际系统,将UPFC接入其中,通过仿真,计算出全系统的电气阻尼曲线,分析了UPFC对该系统次同步特性的影响,并分别得到汽轮发电机轴系的振荡情况,结果表明,UPFC对南京电网实际系统中的两个发电厂都不会引起次同步振荡,并且会改善西渡电厂的电气阻尼。利用复转矩系数分析法,分析了附加阻尼控制抑制次同步振荡的机理,分别设计出UPFC并联侧和串联侧的附加阻尼控制器,通过算例验证了两个阻尼控制器的效果。然后,提出了一种协调UPFC串并联侧附加阻尼控制器的抑制策略,利用遗传算法优化控制器的参数,通过算例分析,证明了协调UPFC串并联侧的阻尼控制器可以使其抑制次同步振荡的能力进一步提升,达到最佳的抑制效果。最后,通过时域仿真法,得到系统汽轮发电机轴系在各种抑制策略下的振荡情况,验证了所设计抑制策略的有效性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM712

【参考文献】

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