CN111884227B - 一种upfc模型参数调整方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请一种UPFC模型参数调整方法及系统，所述方法步骤主要包括：(1)获取当前UPFC模型的各参数；(2)设定下一UPFC模型的额定容量及并联侧变压器一二次侧额定电压；(3)根据预设的比值系数和当前UPFC模型的各参数调整所述下一UPFC模型的对应参数项；本发明提供了一套调整UPFC模型参数的方法，为参数调整提供了计算依据，相较于现有技术根据经验值调参可明显提高UPFC模型仿真的工作效率；本发明提出的参数调整方法可结合现有的仿真模型生成技术实现参数调整的程序化；该参数调整方法不仅适用于UPFC模型的参数调整，同样适用于同类FACTS设备模型的参数调整。

Description

一种UPFC模型参数调整方法及系统
技术领域
本发明属于柔性交流输电技术领域，具体涉及一种UPFC模型参数调整方法及系统。
背景技术
统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电技术(FACTS)中功能强大的控制器之一，拥有并联补偿和串联补偿的双重作用，具有良好的潮流控制能力，被广泛应用于电力系统控制中。在实际的电网运作中，需要针对系统电压等级和电网拓扑结构等建立适用的UPFC模型，建模过程中参数的调整主要依赖手动计算，包括一次电路元件参数和控制器参数，调整结束还需通过仿真验证模型的正确性以满足稳态、暂态特性要求；现有的UPFC建模过程手动计算UPFC模型参数严重依赖个人经验，尚未有一套系统的参数整定方法来解决手动计算效率低的问题。再者，目前工程中对于UPFC的建模方法、优化设计、系统接入、选址定容等已有大量研究，但缺少UPFC模型参数调整方法的研究。
发明内容
基于此，本发明旨在提供一种UPFC模型参数调整方法及系统，以克服上述现有技术的缺陷。
本发明一种UPFC模型参数调整方法，包括：
获取当前UPFC模型的各参数；
设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；
根据预设的比值系数和当前UPFC模型各参数调整下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为
下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；
比值系数由当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧电压UT1.2、下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
可选地，参数项为串联侧变压器额定容量时，其使用的比值系数为
Figure BDA0002613001020000021
可选地，参数项为电压值时，其使用的比值系数为
Figure BDA0002613001020000022
可选地，参数项为换流器PI控制器的积分系数时，其使用的比值系数为1。
可选地，参数项为外环控制的PI控制输出限幅参数时，其使用的比值系数为
Figure BDA0002613001020000023
可选地，参数项为换流电感和换流器内环控制的PI控制器的比例系数时，其使用的比值系数均为
Figure BDA0002613001020000024
可选地，参数项为直流侧电容时，其使用的比值系数为
Figure BDA0002613001020000025
可选地，参数项为内环控制的PI控制输出限幅参数时，其使用的比值系数为
Figure BDA0002613001020000026
可选地，参数项为并联侧换流器交流电压外环PI控制的比例系数时，其使用比值系数为
Figure BDA0002613001020000027
本发明还提供一种UPFC模型参数调整系统，包括：
模型参数获取模块，用于获取当前UPFC模型的参数；
参数设定模块，用于设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；
参数整定模块，用于根据预设的比值系数和当前UPFC模型各参数调整下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为：下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；比值系数由当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧电压UT1.2、下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
从以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
本发明一种UPFC模型参数调整方法及系统，提供了一套调整UPFC模型参数的方法，为参数调整提供了计算依据，相较于现有技术根据经验值调参可明显提高UPFC模型仿真的工作效率；本发明提出的参数调整方法可结合现有的仿真模型生成技术实现参数调整的程序化；本发明的参数调整方法不仅适用于UPFC模型的参数调整，同样适用于同类FACTS设备模型的参数调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1本发明一实施例UPFC模型参数调整方法实施流程图
图2本发明一实施例采用的UPFC模型拓扑示意图
图3本发明一实施例采用的UPFC模型并联侧换流器控制器结构框图
图4本发明一实施例采用的UPFC模型串联侧换流器控制器结构框图
图5a本发明一实施例中UPFC模型参数调整前并联侧变压器一次侧电压
图5b本发明一实施例中UPFC模型参数调整后并联侧变压器一次侧电压
图6a本发明一实施例中UPFC模型参数调整前直流电压
图6b本发明一实施例中UPFC模型参数调整后直流电压
图7a本发明一实施例中UPFC模型参数调整前并联侧换流器无功补偿量
图7b本发明一实施例中UPFC模型参数调整后并联侧换流器无功补偿量
图8a本发明一实施例中UPFC模型参数调整前10kV线路有功功率
图8b本发明一实施例中UPFC模型参数调整后220kV线路有功功率
图9本发明另一实施例UPFC模型参数调整系统结构示意图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4，本实施例结合一个具体的UPFC拓扑模型介绍本发明的UPFC模型参数调整方法及系统。
如图2所示，本实施例采用典型两电平拓扑的UPFC模型，并联侧换流器采用典型的交流无功控制以及直流电压控制，串联侧换流器采用典型的输电线路有功功率、无功功率解耦控制方式，同时具备开环注入电压控制功能并联侧换流器和串联侧换流器分别如图3和图4所示。
获取当前UPFC模型的各个参数，包括：
(1)UPFC模型额定容量SN(单位：MVA)，取SN等于并联侧变压器额定容量ST1；
(2)串联侧变压器额定容量ST2(单位：MVA)；
(3)直流电压定值VDCref(单位：kV)；
(4)并联侧变压器一二次侧额定电压UT1.1(单位：kV)和UT1.2(单位：kV)；
(5)串联侧变压器一二次侧额定电压UT2.1(单位：kV)和UT2.2(单位：kV)；
(6)并联侧换流电感Lsh(单位：H)；
(7)串联侧换流电感Lse(单位：H)；
(8)直流侧电容Cdc(单位：F)；
(9)换流器控制器参数，包括PI控制器的比例系数kp、积分系数kT、PI输出限幅参数M，具体为：
并联侧换流器控制器参数：
直流电压外环控制器PI参数kp1与kT1、PI输出限幅参数±M1；
直流电压内环电流控制器PI参数kp2与kT2、PI输出限幅参数±M2；
交流无功功率外环控制器PI参数kp3与kT3、PI输出限幅参数±M3；
交流电压外环控制器PI参数kp4与kT4、PI输出限幅参数±M4；
交流无功内环电流控制器PI参数kp5与kT5、PI输出限幅参数±M5；
串联侧换流器控制器参数：
有功潮流的内环电流控制器PI参数kp6与kT6、PI输出限幅参数±M6；
无功潮流的内环电流控制器PI参数kp7与kT7、PI输出限幅参数±M7。
设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；其中并联侧变压器额定容量S′T1取S′N，S′N决定了下一UPFC模型的额定容量，U′T1.1决定了UPFC接入电网系统的电压等级，根据所接入的电网系统的电压等级进行配置，U′T1.2决定了换流器交流侧的额定电压。
根据预设的比值系数和当前UPFC模型各参数调整下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为：下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；
比值系数由当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧电压UT1.2、下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
根据上述设置和预设的比值系数计算下一UPFC模型的其他参数，包括：
(1)串联侧变压器额定容量：
Figure BDA0002613001020000051
(2)直流电压定值：
Figure BDA0002613001020000052
(3)串联侧变压器一二次侧额定电压：
Figure BDA0002613001020000053
(4)并联侧换流电感：
Figure BDA0002613001020000054
(5)串联侧换流电感：
Figure BDA0002613001020000055
(6)直流侧电容：
Figure BDA0002613001020000056
(7)并联侧换流器控制器参数：
直流电压外环控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000057
与k′T1＝kT1、PI输出限幅参数
Figure BDA0002613001020000058
直流电压内环电流控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000061
与k′T2＝kT2、PI输出限幅参数
Figure BDA0002613001020000062
交流无功功率外环控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000063
与k′T3＝kT3、PI输出限幅参数
Figure BDA0002613001020000064
交流电压外环控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000065
与k′T4＝kT4、PI输出限幅参数
Figure BDA0002613001020000066
交流无功内环电流控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000067
与k′T5＝kT5、PI输出限幅参数
Figure BDA0002613001020000068
(8)串联侧换流器控制器参数，包括：
有功潮流的内环电流控制器PI参数
Figure BDA0002613001020000069
与k′T6＝kT6、PI输出限幅参数
Figure BDA00026130010200000610
无功潮流的内环电流控制器PI参数
Figure BDA00026130010200000611
与k′T7＝kT7、PI输出限幅参数
Figure BDA00026130010200000612
采用本实施例提供的UPFC模型参数调整方法，把原来的UPFC模型(额定容量SN＝1MVA，并联侧变压器一二次侧额定电压UT1.1/UT1.2＝10kV/0.5kV)调整为新的UPFC模型(额定容量SN＝50MVA，并联侧变压器一二次侧额定电压UT1.1/UT1.2＝220kV/20kV)，其参数调整前后的仿真结果如图5a至图8b所示，调整后的UPFC模型可精确跟随控制指令值，调整前后的UPFC模型稳态、暂态性能一致，本实施例的UPFC模型参数调整方法具有可行性。
在进一步的实施例中，上述参数调整过程可进行程序化实现，则一种UPFC模型参数调整系统如图9所示，包括：
模型参数获取模块，用于获取当前UPFC模型的参数；
参数设定模块，用于设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；
参数整定模块，用于根据预设的比值系数和当前UPFC模型各参数调整下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为：下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；比值系数由当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧电压UT1.2、下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
以上各模块可以是由软件代码实现，此时上述的各模块可存储于设置于例如控制电脑等控制端的存储器中。以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种UPFC模型参数调整方法，其特征在于，包括：
获取当前UPFC模型的各参数；
设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；
根据预设的比值系数和所述当前UPFC模型的各参数调整所述下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为
下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；
所述比值系数由所述当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧额定电压UT1.2、所述下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
2.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为串联侧变压器额定容量时，使用的比值系数为
Figure FDA0003175091140000011
3.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为电压值时，使用的比值系数为
Figure FDA0003175091140000012
4.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为换流器PI控制器的积分系数时，使用的比值系数为1。
5.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为外环控制的PI控制输出限幅参数时，使用的比值系数为
Figure FDA0003175091140000013
6.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为换流电感和换流器内环控制的PI控制器的比例系数时，使用的比值系数均为
Figure FDA0003175091140000014
7.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为直流侧电容时，使用的比值系数为
Figure FDA0003175091140000015
8.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为内环控制的PI控制输出限幅参数时，使用的比值系数为
Figure FDA0003175091140000016
9.根据权利要求1所述的UPFC模型参数调整方法，其特征在于，所述参数项为并联侧换流器交流电压外环PI控制的比例系数时，使用比值系数为
Figure FDA0003175091140000021
10.一种UPFC模型参数调整系统，其特征在于，包括：
模型参数获取模块，用于获取当前UPFC模型的各参数；
参数设定模块，用于设定下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器一次侧额定电压U′T1.1及其二次侧额定电压U′T1.2；
参数整定模块，用于根据预设的比值系数和所述当前UPFC模型的各参数调整下一UPFC模型的对应参数项，参数调整的计算关系为
下一UPFC模型的参数＝当前UPFC模型的参数×比值系数；
比值系数由当前UPFC模型的额定容量SN及并联侧变压器二次侧额定电压UT1.2、下一UPFC模型的额定容量S′N及并联侧变压器二次侧额定电压U′T1.2决定。
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