现代配电网中统一潮流控制器的优化设计
随着社会经济的快速发展与全国联网进程的推进，电力系统步入大系统、超高压远距离输电、跨国跨区域联网的新阶段，同时现代电网的管理模式与运行方式发生了很大改变，对电网潮流控制的安全性、稳定性、灵活性、高效性提出了更高的要求。柔性交流输电系统(FACTS)采用现代控制、计算机技术及电力电子技术解决此类问题，通过补偿技术灵活控制交流输电系统中电压、电抗和相角等参数，直接控制交流输电系统的潮流，满足系统安全性与稳定性的要求，增加系统吞吐容量与输送功率。 区别于输电系统，配电线路电阻不再远小于电抗，因此不能忽略电阻参数对线路潮流的影响。同时，大量分布式电源的渗透使配电网的结构愈发复杂，并且其随机性对配电网的冲击影响也不容忽略。为充分利用配电网的特点、应对配电网结构的变化，建设现代智能配电网成为当今电力发展的必然趋势。将FACTS技术应用于配电网，形成柔性配电技术，使得现代配电网具有电能质量高，响应速度快，控制灵活，安全高效等特点。统一潮流控制器(UPFC)是通用性最好的FACTS设备，设计控制性能优越的UPFC应用于配电网，对解决当今配电网存在的问题具有重大意义。本文对配电网中的UPFC进行了优化设计。 首先，依据UPFC的结构，推导出UPFC在配电网中输送功率特性，从理论上得到UPFC可以明显的提升输送功率。依据UPFC在配电网中串联侧和并联侧的不同的运行机理，一般对并联侧采取简单PI控制即可实现维持并联接入点母线电压及直流侧电容电压的目的;串联侧则采用不需精确数学模型的模糊PI控制来调节串联注入电压，以实现调节控制线路有功、无功潮流的目的。 其次，依据智能控制方法与传统控制的相结合的思想，提出对UPFC的串联侧应用基于人工鱼群算法(AFSA)的模糊PI控制。对人工鱼群算法的优化过程进行详细说明。该方法可以在给定范围内搜索最优值，快速稳定优化模糊PI控制中的量化因子与比例因子，进而优化控制器参数，达到提高时变、非线性复杂电力系统的输电能力和稳定性的目的。 再次，为验证UPFC在简单配电网中的应用性与优越性，在PSCAD/EMTDC环境下搭建含UPFC的简单系统模型，在MATLAB环境下建立控制器仿真模型，通过PSCAD/EMTDC-MATLAB接口进行配电网稳态、暂态仿真。仿真结果表明采用ASFA模糊PI控制的UPFC系统调节响应速度快、迭代次数少、收敛速度快、超调小，明显提高了系统潮流的跟踪控制能力，改善了系统的静态与暂态稳定性。 最后，将优化后的UPFC应用在光伏并网发电系统中，进行仿真分析。仿真结果表明，优化后的UPFC在稳态条件能够很好的维持并网点电压、光伏发电系统输入配电网的潮流，提升配电网的稳态性能及供电可靠性。在暂态条件下，能够很好的避免并网点电压过分跌落，避免光伏发电系统脱网运行风险，增强电压暂态稳定性。综上，优化后的UPFC能够很好的应用于现代配电网中。
配电网;统一潮流控制器;优化设计;模糊PI控制;人工鱼群算法
河北农业大学
硕士
农业电气化与自动化
黄丽华
2017
中文
TM571;TM502
70
2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）