任必兴 杜文娟 王海风
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任必兴 杜文娟 王海风 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.171641  1 导语 作为FACTS家族的最先进代表，统一潮流控制器(UPFC)能有效调节线路潮流，电压支撑、提高暂态稳定性的作用。目前国内外学者针对UPFC影响低频振荡的研究主要集中于UPFC附加阻尼控制改善系统弱阻尼。本文研究工作区别于传统上述工作，主要研究了由开环模式耦合引起的UPFC与系统的强动态交互作用对系统机电振荡模式的影响。 2 研究背景 中国首台UPFC已在江苏南京正式投运，世界电压等级最高、容量最大的江苏苏南500千伏UPFC工程于2017年底建成。随着江苏电网电力电子化趋势愈发明显，含电压源换流器(Voltage Sourced Converter, VSC)的柔性输电装置并网引发的系统振荡问题已成为影响系统稳定运行的重要因素。 图1 江苏500kV等值电网 3 论文所解决的问题及意义 本文尝试从模式耦合角度，分析研究由开环模式耦合引起的UPFC与系统的强动态交互作用对机电振荡模式的影响。 随着UPFC工程中设备容量、电压等级的提高，UPFC控制参数调节需引起特别关注。本文研究工作对国内UPFC并网系统的安全稳定运行，以及未来UPFC规划工程具有一定的理论指导意义。 4 论文的方法及创新点 本文尝试从模式耦合角度，分析研究由开环模式耦合引起的UPFC与系统的强动态交互作用对机电振荡模式的影响。首先，本文建立了含UPFC的多机电力系统闭环互联模型，将UPFC与接入系统视作两个动态互联的子系统；其次，从UPFC向系统同步机提供阻尼转矩贡献这一角度清晰阐释了模式耦合时UPFC对机电模式的动态影响；再次，本文基于残差理论提出了一项量化指标，能够量化评估开环模式耦合情况下两闭环模式在复平面的位移变化。
图2 含UPFC的多机系统闭环互联模型 创新点：由于本文基于残差理论新提出了一项量化指标，能够量化评估开环模式耦合情况下两子系统各自闭环模式在复平面的位移变化，弥补了DTA理论仅能单一考虑UFPC子系统对机电系统动态影响的不足。 5 结论 当UPFC开环控制模式与开环机电模式在复平面上位置靠近时，相应的两闭环模式彼此相斥并趋向反方向移动，该模式耦合现象可造成闭环机电模式的阻尼严重恶化。模式耦合诱发的UPFC与系统的强动态交互对区间、局部机电振荡模式均可造成不利影响。 图3 模式随UPFC控制参数变化的轨迹 任必兴, 杜文娟, 王海风. UPFC与系统的强动态交互对机电振荡模式的影响[J]. 电工技术学报, 2018, 33(11): 2520-2534. Ren Bixing, Du Wenjuan, Wang Haifeng. Impact of Strong Dynamic InteractionBetween UPFC and System on Electromechanical Oscillation Mode. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(11): 2520-2534. 作 者 简 介 华北电力大学 王海风团队对风电接入引起电力系统宽频振荡展开了系统的研究，提出了开环模式谐振的概念和理论，揭示了风电引发电力系统次、超同步振荡和谐振失稳的机理。共发表论文300余篇，其中100余篇被SCI收录，出版专著3部。曾获得2000年英国 IEE Crompton Premium；2002年度自然科学基金海外青年学者合作研究基金，2009年获得英国国家基金会颁发的首届中英科学桥梁奖；曾获得英国皇家工程学院颁发的2006年度全球研究奖。目前有教授4名、副教授2名（博士生导师2名、硕士生导师4名），博士研究生18名（含2名留学生），硕士研究生16名（含1名留学生）。本团队现已承担或完成国家重点研发计划1项，973课题1项，国家自然科学基金3项，中央高校基本科研业务项目3项。国家电网公司科技项目若干。 任必兴 男，1988年生，博士研究生，研究方向为柔性交流输电、大规模新能源接入电力系统的分析与控制。 杜文娟 女，1979年生，教授，研究方向为电力系统稳定性分析与控制。 王海风 男，1960年生，教授，博士生导师，IET Fellow。主要研究领域为电力系统稳定性分析与控制。早期提岀发展了大规模柔性交流输电系统动态稳定性与控制阻尼转矩分析理论和方法，在国际上首次提出和研究了统一潮流控制器阻尼控制的原理，针对这一研究专题在 IEEE Transaction 和 IET Proceedings 上发表的系列论文被SCI引用800多次。 |
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