UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法技术

本发明专利技术涉及UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，在基于两相静止坐标系的控制系统中，将控制模式切换至阀侧电流单内环控制模式，通过给定合适的电流参考值，实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间的转移。本控制方法可以应用在基于两相静止坐标系控制系统的统一潮流控制器启动和停机过程中，通过对线路潮流在串联侧变压器及其旁路开关之间平滑转移控制，可有效抑制串联变压器投退和旁路开关开断过程的过电流，实现统一潮流控制器的平稳启停。

Power flow transfer control method between UPFC series transformer and bypass switch

The present invention relates to UPFC series variable bypass switch and power flow transfer control method, the control system based on the two-phase stationary coordinate system, the control mode is switched to the single valve side current inner loop control mode, the current reference given appropriate value, realize the transfer of power flow in series between the side transformer and the bypass switch. This control method can be used in the process of UPFC two-phase static coordinate system based on the control of starting and stopping, by on line flow in series between the side of the transformer and the bypass switch can effectively inhibit the smooth transfer of control, the series transformer and switching bypass switch off current interruption process, realize the smooth opening and unified power flow controller stop.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高压直流输电领域，具体涉及一种统一潮流控制器的串联侧变压器与其旁路开关之间的潮流转移控制方法。
技术介绍
随着我国经济的迅速增长，电力系统也得到了快速发展，各种大型电力系统的互联和新设备的使用，使得电网架构变得越来越庞大复杂，电网之间潮流分布不均且调控困难，部分线路存在过载失稳风险。灵活交流输电技术(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems，FACTS)是综合电力电子技术、通信技术和控制技术而形成的交流输电新技术，可以实现对输电系统的电压、阻抗和相位角的灵活控制，从而大大提高电力系统的调控灵活性和运行稳定性，并使得现有输电线路的输送能力大幅提高。统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController,UPFC)是FACTS中功能强大的一员，主要由直流侧相连接的并联换流器和串联换流器组成，它拥有并联补偿和串联补偿的双重作用，运行方式非常灵活，具有良好的潮流控制能力，同时在交流系统振荡抑制和阻尼补偿方面也具有得天独厚的优势。UPFC的基本结构如图1所示，其中图中I、II分别是并联换流器和串联换流器，Tshunt是并联变压器，TSeries是串联变压器，Vs、Vr分别是受端和送端网络电源，Xs、Xr是两端电抗。UPFC还包含串联侧旁路晶闸管TBS、并联侧断路器K1、串联侧断路器K2、串联变压一次侧旁路开关K3、串联变二次侧旁路开关K4等。UPFC包括一个并联侧换流器I，一个或多个串联侧换流器II，各串联侧换流器II的一端通过串联变压器TSeries接入不同的交流线路上，串联变压器TSeries在一二次侧配有旁路开关K3、K4，在二次侧还配有旁路晶闸管TBS；串联换流器II的另一端相并联后与并联换流器I通过直流系统相连接。目前UPFC的控制策略研究的较多，对UPFC启停控制方式研究的较少。UPFC一般的启动步骤为：先闭合并联侧换流器交流开关，分别对并联侧换流器和串联侧换流器有源充电和无源充电；再解锁并联侧换流器，建立直流电压；在串联变压器旁路开关闭合的情况下，解锁串联侧换流器，将潮流由旁路开关转移至串联变压器后，断开串联变压器旁路开关，UPFC装置投运。UPFC一般的停运步骤为：先通过适当控制方法，使串联侧变压器旁路开关在小电流情况下闭合，再将线路潮流由串联变压器转移至旁路开关，后闭锁换流器。上述方案的启停过程中，线路潮流串联侧变压器与其旁路开关之间转移，会产生过电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供统一潮流控制器的串联侧变压器与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，用以解决现有控制方式产生过电流的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，包括下述步骤：A，依据串联变压器和旁路开关之间潮流转移的方向，结合当前实测线路电流，生成合适的两相静止坐标系下的阀侧电流参考初值、变化斜率和最终目标；B，将控制模式切换至阀侧电流单内环控制模式；C，通过基于两相静止坐标系下的电流单内环控制器，依据步骤A给定的阀侧电流参考值，对阀侧电流进行控制，阀侧电流参考值由初值按照给定斜率变化至最终目标值，实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间的平滑转移。进一步的，所述两相静止坐标系的控制系统，首先通过实测线路相电压经过三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ下的坐标变换后，再与线路功率指令进行计算，得到线路电流指令后经过串联变压器变比换算后，得到串联阀侧电流参考值的两相静止坐标系的αβ分量；电流控制器根据所述阀侧电流参考值生成换流器输出电压参考值：阀侧电流参考值的αβ分量分别减去作为反馈的实测阀侧电流值的αβ分量后，经过电流内环的比例-谐振控制器的计算，得到串联换流器输出电压参考值的αβ分量；串联换流器输出电压参考值的αβ分量经过两相静止坐标系αβ到三相静止坐标系abc的坐标变换后，得到串联换流器输出电压参考值，换流阀控根据电压参考值输出相应的电压，控制线路功率。进一步的，通过线路有功和无功功率指令Pref、Qref以及实测的线路交流电压，计算得到线路电流在两相静止坐标系下的参考值ILαref、ILβref；ILαref=Pref·ULα-Qref·ULβULα2+ULβ2]]>ILβref=Pref·ULβ+Qref·ULαULα2+ULβ2]]>上式中：Pref、Qref分别是线路的有功功率指令和无功功率指令，ULα、ULβ分别是实测线路电压在两相静止坐标系下的αβ分量。进一步的，准比例-谐振控制器的传递函数为：G(s)=kp+2krωcss2+2ωcs+ω02---(2)]]>上式中，kp是比例系数，kr是谐振系数，ω0是谐振频，ωc是截至角频率。进一步的，所述步骤A中，若潮流转移方向为由串联变压器转移至旁路开关，则阀侧电流参考值初值为：将当前实测线路电流经坐标变换转化至两相静止坐标系αβ下，再按照串联侧变压器变比换算至阀侧，作为阀侧电流参考值的初值；阀侧电流参考值最终值为零；若潮流转移方向为由旁路开关转移至串联变压器，则阀侧电流参考值初值为零；阀侧电流参考值最终值为：将当前实测线路电流经坐标变换转化至两相静止坐标系下，再按照串联侧变压器变比换算至阀侧，作为阀侧电流指令的最终目标值。进一步的，所述步骤B中，阀侧电流单内环控制模式直接对阀侧电流进行控制，控制器采用两相静止坐标系下的比例-谐振控制器。进一步的，所述步骤C中，阀侧电流参考值由给定的初值按照给定斜率变化至最终目标值。进一步的，串联侧变压器旁路开关应处于闭合状态；在统一潮流控制器启动时旁路开关初始状态为闭合状态；在统一潮流控制器停机时旁路开关初始状态为断开状态，此时可先使换流器零电压输出，再闭合旁路开关。本专利技术能实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间的平滑转移，有效减少启停过程中的电流冲击，实现UPFC的平稳启停。附图说明图1是统一潮流控制器的等效结构图；图2是本专利技术中统一潮流控制器的控制方法的原理图；图3是阀侧电流参考值给定方法。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供一种统一潮流控制器的串联侧变压器与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，能实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间平滑转移，可有效抑制串联变压器投退和旁路开关开断过程的过电流，实现统一潮流控制器的平稳启停。图2是本专利技术所基于的两相静止坐标控制系统的UPFC控制系统原理图。所述潮流转移控制方法步骤如下：A、依据串联变压器和旁路开关之间潮流转移的方向，结合当前实测线路电流，生成合适的两相静止坐标系下的阀侧电流参考初值iαref0、iβref0、变化斜率Δiref和最终目标iαref1、iβref1。B、将控制模式切换至换流器阀侧电流单内环控制模式，即图2所示的内环参考值接口2；C、通过基于两相静止坐标系下的电流单内环控制器，依据给定的阀侧电流参考值iαref、iβref，对阀侧电流进行控制，阀侧电流参本文档来自技高网...

【技术保护点】
UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，其特征在于，包括下述步骤：A，依据串联变压器和旁路开关之间潮流转移的方向，结合当前实测线路电流，生成两相静止坐标系下的阀侧电流参考初值、变化斜率和最终目标；B，将控制模式切换至阀侧电流单内环控制模式；C，通过基于两相静止坐标系下的电流单内环控制器，依据步骤A给定的阀侧电流参考值，对阀侧电流进行控制，阀侧电流参考值由初值按照给定斜率变化至最终目标值，实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间的平滑转移。

【技术特征摘要】
1.UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，其特征在于，包括下述步骤：A，依据串联变压器和旁路开关之间潮流转移的方向，结合当前实测线路电流，生成两相静止坐标系下的阀侧电流参考初值、变化斜率和最终目标；B，将控制模式切换至阀侧电流单内环控制模式；C，通过基于两相静止坐标系下的电流单内环控制器，依据步骤A给定的阀侧电流参考值，对阀侧电流进行控制，阀侧电流参考值由初值按照给定斜率变化至最终目标值，实现线路潮流在串联侧变压器与其旁路开关之间的平滑转移。2.根据权利要求1所述UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，其特征在于，首先通过实测线路相电压经过三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ下的坐标变换后，再与线路功率指令进行计算，得到线路电流指令后经过串联变压器变比换算后，得到串联阀侧电流参考值的两相静止坐标系的αβ分量；电流控制器根据所述阀侧电流参考值生成换流器输出电压参考值：阀侧电流参考值的αβ分量分别减去作为反馈的实测阀侧电流值的αβ分量后，经过电流内环的比例-谐振控制器的计算，得到串联换流器输出电压参考值的αβ分量；串联换流器输出电压参考值的αβ分量经过两相静止坐标系αβ到三相静止坐标系abc的坐标变换后，得到串联换流器输出电压参考值，换流阀控根据电压参考值输出相应的电压，控制线路功率。3.根据权利要求2所述UPFC串联变与其旁路开关之间的潮流转移控制方法，其特征在于，通过线路有功和无功功率指令Pref、Qref以及实测的线路交
\t流电压，计算得到线路电流在两相静止坐标系下的参考值ILαref、ILβref；ILαref=Pref·ULα-Qref·ULβULα2+ULβ2]]>ILβref=Pref·ULβ+Qref&CenterDot...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚为正，刘欣和，吴金龙，胡亮，冯宇鹏，李道洋，杨美娟，王先为，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41