基于转矩面积的upfc稳定控制器优化设计 optimization design of upfc stabilizer based on torque area.pdfVIP

第32卷第7期 电力系统自动化 V01．32No．7 AutomationofElectricPower 2008年4月lO日 Systems Apr．10，2008 基于转矩面积的UPFC稳定控制器优化设计 黄方能，黄成军，陈 陈，钱 勇，江秀臣 (上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市200240) 摘要：通过推导统一潮流控制器(UPFC)稳定控制器的状态方程，分析了UPFC稳定控制器对同 步发电机电磁转矩的影响。同步发电机的同步转矩分量和阻尼转矩分量是影响电力系统稳定性最 直接的因素。考虑到利用UPFC稳定控制器提高系统阻尼转矩时有可能会恶化系统的同步转矩， 文中利用转矩面积对UPFC稳定控制器进行了优化设计，较大的转矩面积可以确保同步发电机同 时拥有足够的同步转矩和阻尼转矩。优化后的UPFC稳定控削器在提高系统阻尼转矩的同时，改 善了系统的同步转矩，从而有效提高系统的稳定水平。最后给出一个算例进行验证，EMTDC的仿 真结果证实了该方法的有效性。 关键词：统一潮流控制器；稳定控制器；同步转矩；阻尼转矩；转矩面积 中图分类号：TM761 0 引言 1 UPFC稳定控制器对同步发电机电磁转 矩的影响 统一潮流控制器(UPFC)是功能强大的灵活交 流输电(FACTS)装置，它同时具有线路潮流控制、1．1 UPFC主电路 节点电压控制等多种控制功能，因其响应快速，所以 UPFC主电路如图1所示。 通过在其控制回路中加入辅助稳定控制器可以阻尼 矿l 矗R‰ k如 电力系统振荡口q]。 文献[5-7]通过研究证实：在UPFC的串联侧或 并联侧设计安装辅助稳定控制，可以有效阻尼系统 振荡。文献[8-t23利用各种理论设计不同类型的 UPFC稳定控制器，都取得了良好的控制效果。以 上文献主要针对UPFC稳定控制器提高系统阻尼 转矩的问题进行研究，但UPFC稳定控制器在增加 系统阻尼转矩的同时也可能会影响到系统的同步转 矩，而系统中同步发电机的振荡特性由其同步转矩 图1 UPFC主电路 Maincircuit ofUPFC 和阻尼转矩共同决定，二者缺一不可。系统中的同 Fig．1 configuration 步发电机缺乏足够的同步转矩会导致转子角非周期 UPFC由共用直流电容器的换流器R和换流 滑移的不稳定；同步发电机缺乏足够的阻尼转矩则 器I组成，XR和Xz分别为换流变压器TR和Tt的 会导致转子角振荡不稳定。所以在设计UPFC稳 定控制器时，应兼顾同步转矩和阻尼转矩。 电抗，yR和y。分别为换流器R和换流器I的输出 本文利用转矩面积优化设计UPFC稳定控制电压，VR。为UPFC并联侧母线电压，V。和Vz分别 器，使其能同时提高系统的阻尼转矩和同步转矩。 为UPFC安装点两侧的母线节点电压，X，R和X船为 首先计算UPFC稳定控制器对同步发电机电磁转 y。和耽节点到UPFC安装点的线路阻抗，J-R和 矩的影响，然后在计算结果的基础上，选择UPFC I魁为相应线路电流。此UPFC模型实际上包括了 稳定控制器合适的安装位置，并优化设计其参数，最 后给出一个计算实例。 线路电抗，以