王翔 慕小斌 戴凤娇 袁佩娥

摘 要：为了满足UPFC实际工程中高速、穩定的控制要求，基于自研的多通道总线技术控保平台，构造了UPFC在dq0坐标系下端口受控的耗散哈密顿（PCHD）模型，得到误差能量函数。从最本质的能量角度出发，采用注入虚拟阻尼的方法设计了UPFC的电流内环控制器，加快了误差能量的耗散，确保系统的稳定性。功率外环采用PI控制提供内环所需期望电流，提高了系统抗扰能力，实现了对有功和无功的解耦控制。最后结合工程案例，搭建了二十七电平UPFC的RTDS实验，验证了能量平衡控制的可行性和有效性。

关键词：UPFC;多通道总线;控保平台;PCHD模型;RTDS;能量平衡控制

DOI：10.15938/j.jhust.2021.04.009

中图分类号：TM761

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2021）04-0063-07

Abstract：In order to meet the high-speed and stable control requirements in unified power flow controller（UPFC） engineering， based on the self-developed multi-channel bus technology control and protection platform， the port controlled hamiltonian dissipation（PCHD） model under dq0 frame of reference is constructed， and the error storage function is obtained. From the most essential energy point of view， the controller of UPFC is designed by injecting virtual damping in current inner loop， which can accelerate the dissipation of error storage and ensure the stability of the system. The PI control in power outer loop is used to provide the desired current required by the current inner loop， which can improve disturbance rejection ability of the system and realize decoupling control of active and reactive power. Finally， the real time digital simulation（RTDS） experiment of 27-level UPFC combined with engineering case is built， and the feasibility and effectiveness of energy balance control are verified.

Keywords：unified power flow controller; multi-channel bus; control and protection platform; port controlled Hamiltonian with dissipation model; real time digital simulation; energy balance control

0 引 言

随着经济的快速发展，电网结构日益复杂，带来了潮流分布不均，输电能力受限和电能质量下降等问题。统一潮流控制器UPFC（unified power flow controller，UPFC）正是灵活交流输电的重要装备[1]。在保证输送容量的基础上，UPFC可以快速有效调控潮流、抑制次同步振荡和增强系统稳定性，且具有控制灵活、结构简单等优点，国内外已经投运多个UPFC工程[2-6]，并在实际运行中均取得了理想的工程应用效果。

近年来，学者对UPFC的控制策略进行了深入研究[7-9]。分别对比了相角控制和矢量控制应用于UPFC的效果，发现相角控制下UPFC交互影响更大，但是阻尼控制器却可提供更多的阻尼[10]。在苏州南部电网500 kV的UPFC上采用多目标自适应控制，在系统正常运行以及故障下均能达到理想的控制效果，保证电网的安全运行[11]。……