基于初值估算和潮流可控范圍的UPFC潮流收斂特性研究

李生虎，汪 婷，吳 東，張 浩

(1. 合肥工業大學 電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009；2. 國網天津市電力公司檢修公司，天津 300232)

0 引言

作為一種柔性交流輸電裝置，統一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)在美國、韓國和中國得到越來越多的應用[1- 4]。UPFC綜合可控串補和可控并補的優點，同時調節母線電壓和線路潮流，從而可改善電網潮流分布，提高系統可靠性[5- 6]。

精確潮流建模是UPFC參與電網安全運行控制的前提。文獻[7-10]將電網與UPFC變量分開，無需考慮其初值，但是忽略了UPFC結構和控制特性，實用價值有限。文獻[11]采用最優潮流模型，建立目標函數對UPFC變量的靈敏度，基于靈敏度更新UPFC變量，將優化和潮流計算迭代求解，計算量較大，且UPFC采用功率注入模型，過于簡化。文獻[12]將UPFC控制目標和電網潮流約束統一迭代，控制線路有功、無功和節點電壓任意組合，算法較為實用。相比獨立串補和并補裝置，UPFC的結構和控制較為復雜，其潮流收斂性較差，原因如下。

a. 對變流器電壓初值敏感。由于UPFC串聯等效成電壓源相角范圍為0～2π，會使收斂性變差[13]。文獻[12]根據UPFC控制目標對變量初始化，但是串聯變流器電壓相角初值的選取可能使得潮流收斂到實際不可行解。目前還未發現文獻提出實用公式或經驗值來選擇UPFC變量初值。

b. UPFC潮流目標不合理。考慮到電網安全和變流器容量有限，當受控線路潮流設置過大時，實際不能實現控制目標，潮流解發散，或者串聯變流器電壓超過允許上限。因此需要基于給定運行方式，確定潮流可調范圍。……