張寧宇，周　前，劉建坤，胡昊明，邵敏敏

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司無(wú)錫分部，江蘇無(wú)錫214101）

基于PSS/E的統(tǒng)一潮流控制器動(dòng)態(tài)建模及仿真

張寧宇1，周前1，劉建坤1，胡昊明1，邵敏敏2

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司無(wú)錫分部，江蘇無(wú)錫214101）

文中闡述了PSS/E的用戶自定義建模原理，歸納了自定義建模的詳細(xì)流程?；诘刃Ч?jié)點(diǎn)電流注入模型在PSS/E中對(duì)統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）進(jìn)行了機(jī)電暫態(tài)建模，并通過(guò)仿真算例進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明該UPFC仿真模型具有良好的線路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)能力，在三相短路故障后能有效減少系統(tǒng)的功率損失，并使得系統(tǒng)快速恢復(fù)至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)工作，實(shí)現(xiàn)了PSS/E中基于UPFC的電網(wǎng)潮流優(yōu)化、電壓控制及穩(wěn)定運(yùn)行的動(dòng)態(tài)仿真。

PSS/E；靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）；UPFC；自定義建模；暫態(tài)仿真

靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）自提出以來(lái)倍受各國(guó)學(xué)者的關(guān)注，其本質(zhì)是基于電力電子技術(shù)改造交流輸電系統(tǒng)的裝置，可以對(duì)交流輸電系統(tǒng)中的電壓、電抗及相角等參數(shù)進(jìn)行靈活控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流系統(tǒng)潮流的直接控制［1］。統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）目前為止控制功能最為強(qiáng)大的串并聯(lián)型FACTS裝置，從誕生伊始就受到電力科研人員的廣泛關(guān)注。它是由并聯(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止無(wú)功補(bǔ)償器和串聯(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止同步補(bǔ)償器相結(jié)合組成，通過(guò)改變UPFC的控制規(guī)律就能分別或同時(shí)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)補(bǔ)償、并聯(lián)補(bǔ)償和移相等幾種不同的功能，從而對(duì)有功、無(wú)功和電壓分別進(jìn)行控制；但UPFC在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中調(diào)節(jié)潮流時(shí)必然引起輸電線路參數(shù)（如阻抗值和相位角）的變化，在一定程度上影響了線路的暫態(tài)過(guò)程，進(jìn)一步影響了電網(wǎng)的靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性［2］。因此，為研究UPFC對(duì)電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性等的影響，考慮UPFC動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，建立UPFC的暫態(tài)模型作為電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真和分析的基礎(chǔ)有著迫切的必要性。文獻(xiàn)［2］在PSCAD中建立了UPFC的電磁暫態(tài)模型，并通過(guò)仿真算例進(jìn)行了驗(yàn)證，但采用算例規(guī)模較小。文獻(xiàn)［3］詳細(xì)推導(dǎo)了多電平型UPFC開(kāi)關(guān)周期平均模型和簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)周期平均模型，并在RTDS中建立了UPFC的電磁暫態(tài)模型，但研究的重點(diǎn)在于UPFC內(nèi)部的動(dòng)態(tài)特性。文獻(xiàn)［4］在分析UPFC裝置的電氣特性及能量傳遞關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用PSASP實(shí)現(xiàn)了UPFC的自定義建模，但所建模型只局限于潮流計(jì)算。文獻(xiàn)［5］介紹了混合式潮流控制器的基本原理，并通過(guò)Maltab/Simulink仿真驗(yàn)證了UPFC調(diào)節(jié)電壓與功率的功能。文獻(xiàn)［6］基于電流預(yù)測(cè)法實(shí)現(xiàn)UPFC對(duì)線路有功和無(wú)功功率的控制，利用PSASP和C++進(jìn)行混合仿真。文獻(xiàn)［7］將UPFC應(yīng)用到配電網(wǎng)潮流控制中，提出2種不同的優(yōu)化控制策略，滿足了配電環(huán)網(wǎng)潮流調(diào)度的要求，但忽略了UPFC動(dòng)態(tài)特性對(duì)配電網(wǎng)的影響。文獻(xiàn)［8］所述的UPFC控制系統(tǒng)在并聯(lián)側(cè)采用雙環(huán)解耦控制策略，串聯(lián)側(cè)采用三環(huán)解耦控制策略，并對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。

PSS/E［9-13］是西門(mén)子輸配電集團(tuán)開(kāi)發(fā)的商業(yè)軟件，是一個(gè)集穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析于一體的通用計(jì)算平臺(tái)，提供了高效方便的二次開(kāi)發(fā)功能。與同類(lèi)軟件相比，PSS/E有如下幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)文件的共享性較高；數(shù)學(xué)模型完善；用戶自定義模型功能和程序接口功能；分析計(jì)算功能的多樣性；計(jì)算方法的透明性與文檔的完整性。該軟件目前在電力相關(guān)部門(mén)、科研機(jī)構(gòu)和高等院校得到廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)［10］、文獻(xiàn)［11］在PSS/E上通過(guò)FORTRAN語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁系統(tǒng)自定義建模，并與其他商業(yè)軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。文獻(xiàn)［12-14］分別對(duì)PSS/E中的電網(wǎng)元件的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)模型進(jìn)行了分析，與PASAP進(jìn)行了比較，此外對(duì)PSS/E進(jìn)行暫態(tài)仿真計(jì)算的原理進(jìn)行了介紹。目前，PSS/E模型庫(kù)中已有UPFC的穩(wěn)態(tài)模型，但無(wú)相應(yīng)的暫態(tài)模型，為利用PSS/E強(qiáng)大的暫態(tài)仿真功能進(jìn)行UPFC的動(dòng)態(tài)特性研究，本文基于等效電流注入法設(shè)計(jì)了詳細(xì)的UPFC機(jī)電暫態(tài)模型，并基于PSS/E實(shí)現(xiàn)了UPFC機(jī)電暫態(tài)的自定義建模，最后通過(guò)算例進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證其各種控制效果。

1　UPFC的基本原理

統(tǒng)一潮流控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖［15，16］如圖1所示。

圖1包括主電路（串聯(lián)單元、并聯(lián)單元）和控制單元2部分。UPFC裝置的主電路，由2個(gè)共用直流側(cè)電容的電壓源換流器（VSC）組成，并分別通過(guò)2個(gè)變壓器接入系統(tǒng)。換流器1通過(guò)變壓器Tsh并聯(lián)接入系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)并聯(lián)側(cè)；換流器2通過(guò)變壓器Tse接入系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)串聯(lián)側(cè)。

圖1　UPFC結(jié)構(gòu)原理圖

UPFC裝置不僅同時(shí)具有靜止無(wú)功補(bǔ)償器與靜止同步補(bǔ)償器裝置的優(yōu)點(diǎn)，即既有很強(qiáng)的補(bǔ)償線路電壓的能力，又有很強(qiáng)的補(bǔ)償無(wú)功功率的能力，而且UPFC裝置具有2者都不具有的功能，如可以在4個(gè)象限運(yùn)行：既可以吸收、發(fā)出無(wú)功功率，也可以吸收、發(fā)出有功功率，而并聯(lián)部分可以為串聯(lián)部分的有功功率提供通道，即UPFC裝置具有吞吐有功功率的能力，因此具有非常強(qiáng)的控制線路潮流的能力。

2　UPFC的機(jī)電暫態(tài)模型

2.1基于注入電流法的UPFC等效模型

忽略UPFC并聯(lián)和串聯(lián)變壓器的等效電阻以及所在線路的對(duì)地導(dǎo)納后，得到如圖2所示的穩(wěn)態(tài)等值電路［15］。其中m為虛擬節(jié)點(diǎn)，和分別為并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)等效電壓源，Xsh和Xse分別為并聯(lián)和串聯(lián)變壓器的等效漏抗，為流出節(jié)點(diǎn)s的電流，為流入節(jié)點(diǎn)m的電流，為流入節(jié)點(diǎn)r的電流，和分別為流過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)側(cè)的電流；RL和XL為UPFC所在線路的電阻和電抗。

圖2　UPFC等效電路圖

由節(jié)點(diǎn)s流向并聯(lián)側(cè)的電流計(jì)算公式：

根據(jù)式（1）、式（2），可將圖2所示的UPFC等效電路圖整理為等效注入電流源模型，如圖3所示。

圖3 UPFC等效注入電流模型

由式（3）、式（4）可知，與原電網(wǎng)相比，UPFC等效注入電流模型只是增加了節(jié)點(diǎn)s和m的2個(gè)注入電流，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)保持不變，因此潮流計(jì)算和暫態(tài)仿真時(shí)無(wú)需對(duì)電網(wǎng)的導(dǎo)納矩陣進(jìn)行修正，提高了計(jì)算效率?？紤]到串聯(lián)側(cè)電壓源的有功功率由并聯(lián)側(cè)電壓源提供，為便于求解，可將并聯(lián)側(cè)電流分解為d軸和q軸2個(gè)分量，即：

2.2UPFC控制建模

2.2.1串聯(lián)側(cè)控制

UPFC串聯(lián)側(cè)換流器的輸出通過(guò)變壓器向系統(tǒng)注入電壓，電壓幅值和相角均可控，其中相角在0～360°范圍內(nèi)變化，最終實(shí)現(xiàn)線路有功、無(wú)功功率的控制，其向量圖如圖4所示。

圖4串聯(lián)側(cè)控制原理示意圖

由式（6）、式（7）可見(jiàn)，改變?chǔ)萴r可顯著控制線路上傳輸?shù)挠泄β?，改變Vm可顯著控制線路上傳輸?shù)臒o(wú)功功率；因此，改變Vse_q就可實(shí)現(xiàn)線路有功功率的控制，改變Vse_d就可實(shí)現(xiàn)線路無(wú)功功率的控制，得到PI控制器實(shí)現(xiàn)的UPFC串聯(lián)側(cè)控制器的控制規(guī)律，即：

式（8）、式（9）中，Kkp，Kip和Kkq，Kiq分別為有功和無(wú)功功率控制比例、積分系數(shù)；ΔP，ΔQ分別為有功和無(wú)功的控制偏差量；Vse，max，Vse，min分別為串聯(lián)側(cè)輸入電壓的上下限，取決于UPFC的容量等參數(shù)；對(duì)應(yīng)的串聯(lián)換流器的控制框圖如圖5所示。

圖5　串聯(lián)側(cè)整體控制框圖

2.2.2并聯(lián)側(cè)控制

式（10）中：Vdc為直流側(cè)電容電壓；Cu為直流側(cè)電容。

式（10）表示當(dāng)并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)電壓源有功功率相等時(shí)，直流側(cè)電容電壓Vdc維持恒定，當(dāng)2者不平衡的時(shí)候，電容存在充放電的現(xiàn)象。選擇直流電容電壓為控制目標(biāo)時(shí)，得到并聯(lián)側(cè)電壓源相角PI控制器的控制策略，即：

式（11）中：Kp3，Ki3分別為控制環(huán)節(jié)的比例、積分系數(shù)；Vdcref為直流側(cè)電容電壓的控制目標(biāo)值。

以節(jié)點(diǎn)s的電壓幅值Vs幅值為控制目標(biāo)時(shí)，得到的PI控制策略，即：

式（12）中：Kp4，Ki4分別為幅值控制的比例、積分系數(shù)；Vsref為節(jié)點(diǎn)s電壓幅值的控制目標(biāo)值。

結(jié)合式（11）、式（12）可得并聯(lián)側(cè)換流器的控制框圖，如圖6所示。

圖6　并聯(lián)側(cè)整體控制框圖

綜上所示，式（8—12）構(gòu)成整個(gè)UPFC機(jī)電暫態(tài)的控制回路，得到UPFC串、并聯(lián)側(cè)電壓源和后，代入式（4）、式（5）計(jì)算得到UPFC的等效注入電流，并與電網(wǎng)側(cè)代數(shù)方程聯(lián)立求解實(shí)現(xiàn)暫態(tài)仿真計(jì)算。

3　基于PSS/E的UPFC自定義建模

3.1PSS/E動(dòng)態(tài)仿真原理

PSS/E的動(dòng)態(tài)仿真有常規(guī)動(dòng)態(tài)仿真和擴(kuò)展動(dòng)態(tài)仿真2種［9］，中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真在擴(kuò)展動(dòng)態(tài)仿真中實(shí)現(xiàn)，主要由動(dòng)態(tài)仿真程序模塊實(shí)現(xiàn)，其暫態(tài)仿真計(jì)算程序的結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7　PSS/E動(dòng)態(tài)仿真程序結(jié)構(gòu)圖

PSS/E主程序包括以下功能：數(shù)據(jù)輸入與輸出、數(shù)值積分、網(wǎng)絡(luò)求解，但與仿真所使用的動(dòng)態(tài)模型的微分方程沒(méi)有邏輯聯(lián)系。PSS/E的動(dòng)態(tài)模型保存在模型子程序庫(kù)中，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)一個(gè)模型子程序。仿真過(guò)程中，主程序根據(jù)仿真需要，通過(guò)模型連接子程序CONEC和CONET調(diào)用相應(yīng)的模型子程序。

3.2UPFC的自定義建模

UPFC自定義建模即用PSS/E的內(nèi)部數(shù)組表示UPFC串聯(lián)側(cè)和并聯(lián)側(cè)控制環(huán)節(jié)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，以便主程序讀取相關(guān)量的值。建模時(shí)一般用到以下數(shù)組，即CON，STATE，DSTATE，VAR和ICON數(shù)組，分別為常量、狀態(tài)變量、狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)、代數(shù)變量和整數(shù)變量。（1）CON：PLref，QLref，Vsref，Vdcref等；（2）STATE/DSTATE：Vse_d，Vse_q，Vsh，θsh，Vdc；（3）VAR：ΔP，ΔQ，ΔVs，ΔVdc等；（4）ICON：節(jié)點(diǎn)s，m，r。

根據(jù)UPFC相關(guān)變量的存儲(chǔ)位置，可對(duì)其進(jìn)行暫態(tài)建模，具體流程如圖8所示。

圖8　UPFC暫態(tài)仿真計(jì)算流程

3.3UPFC自定義模型調(diào)用及編譯

PSS/E通過(guò)模型連接子程序CONEC和CONET將動(dòng)態(tài)模型調(diào)用到主程序工作空間。CONEC和CONET根據(jù)模型子程序中的動(dòng)態(tài)仿真控制標(biāo)志調(diào)用UPFC模型，其中MODE標(biāo)志最為關(guān)鍵，仿真執(zhí)行至不同的步驟，CONEC和CONET調(diào)用相應(yīng)MODE標(biāo)志指向的程序塊，主要分為4種標(biāo)志。（1）MODE=1，初始化 UPFC的代數(shù)變量和狀態(tài)變量及導(dǎo)數(shù)；（2）MODE=2，計(jì)算UPFC狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；（3）MODE=3，根據(jù)仿真步長(zhǎng)，計(jì)算UPFC狀態(tài)變量；（4）MODE=4，更新UPFC狀態(tài)變量存儲(chǔ)地址指針。

UPFC自定義模型代碼編寫(xiě)完成后，需要對(duì)模型進(jìn)行編譯，先用動(dòng)態(tài)文件生成CONEC，CONET文件；運(yùn)行批處理文件并編譯UPFC模型的FORTRAN源代碼，生成自定義模型的目標(biāo)文件*.obj；用cload4鏈接obj文件，則可生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件dsusr.dll。在新生成的dsusr.dll文件所在目錄下運(yùn)行PSS/E動(dòng)態(tài)仿真程序。在仿真過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)加載動(dòng)態(tài)文件遇到UPFC自定義模型代碼時(shí)，機(jī)會(huì)自動(dòng)從加載的dsrudr.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中調(diào)用編譯好的自定義模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，其流程如圖9所示。

4　UPFC仿真與分析

4.1系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

仿真系統(tǒng)接線如圖10所示。以圖10所示的電網(wǎng)為例，分別對(duì)UPFC的電網(wǎng)潮流調(diào)節(jié)能力和暫態(tài)穩(wěn)定能力進(jìn)行仿真計(jì)算。算例中包括有23個(gè)節(jié)點(diǎn)，24條線路，10臺(tái)雙繞組變壓器，6臺(tái)發(fā)電機(jī)。所有發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型均采用PSS/E中GENROU模型，負(fù)荷采用恒功率動(dòng)態(tài)模型。

圖9　UPFC動(dòng)態(tài)模型編譯流程

圖10　仿真系統(tǒng)接線

UPFC安裝于節(jié)點(diǎn)10和11之間的線路上，Xse= 0.05，Xsh=0.06，Cu=0.05，Vse，max=0.8，Ish，max=0.6?？刂撇呗院涂刂茀?shù)的設(shè)計(jì)是UPFC正常工作的關(guān)鍵，如選擇得不合適，既無(wú)法保證線路電壓和功率的穩(wěn)定，還可能加速系統(tǒng)崩潰。通過(guò)大量的仿真分析得到了比較滿意的控制參數(shù)：Kkp=0.4，Kip=50，Kkq=-0.4，Kiq=-50，Kp3= 2，Ki3=40，Kp4=-1，Ki4=-200。仿真時(shí)，線路有功功率和無(wú)功功率初始控制目標(biāo)設(shè)定為：PLref=78 MW，QLref= -16 Mvar，由節(jié)點(diǎn)11流向節(jié)點(diǎn)10為正；節(jié)點(diǎn)11的電壓控制目標(biāo)Vsref=0.994 p.u.，直流側(cè)電壓Vdcref=1 p.u.。

4.2線路有功功率調(diào)節(jié)仿真

保持節(jié)點(diǎn)11和10之間線路的無(wú)功QLref=-16 Mvar，Vsref=0.994 p.u.不變，當(dāng)線路有功控制目標(biāo)PLref分別在0 s，1 s，2 s，3 s時(shí)分別設(shè)置為60 MW，10 MW，-20 MW和30 MW，對(duì)應(yīng)的線路潮流、節(jié)點(diǎn)11母線電壓Vs、直流側(cè)電容電壓和UPFC串聯(lián)側(cè)注入電壓的波形如圖11所示。

圖11　線路有功功率調(diào)節(jié)仿真

由圖11可見(jiàn)，調(diào)節(jié)線路有功功率時(shí)，隨著串聯(lián)電壓Vse幅值的快速調(diào)節(jié)，線路有功迅速變化至新的控制目標(biāo)，直流側(cè)母線電壓存在短暫的波動(dòng)后重新穩(wěn)定，線路無(wú)功變化的原因是在控制策略的設(shè)計(jì)中有功和無(wú)功存在一定耦合關(guān)系，有功變化時(shí)將同時(shí)影響串聯(lián)側(cè)換流器輸出電壓的幅值和相角，從而影響無(wú)功的變化。

4.3線路無(wú)功功率調(diào)節(jié)仿真

保持PLref=78 MW，Vsref=0.994 p.u.不變，令線路無(wú)功功率分別在0 s，1 s，2 s，3 s時(shí)分別設(shè)置為40 Mvar， 20 Mvar，-20 Mvar和30 Mvar，對(duì)應(yīng)的線路潮流、節(jié)點(diǎn)11母線電壓Vs、直流側(cè)電容電壓和UPFC串聯(lián)側(cè)注入電壓的波形如圖12所示。

圖12　線路無(wú)功功率調(diào)節(jié)仿真

由圖12可見(jiàn)，UPFC通過(guò)串聯(lián)側(cè)電壓源Vse的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)線路無(wú)功的控制，線路有功功率和Vs基本保持不變，直流側(cè)電壓Vdc存在短暫的波動(dòng)。

4.4節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)仿真

保持線路有功和無(wú)功功率恒定，令UPFC并聯(lián)側(cè)接入節(jié)點(diǎn)11的電壓控制目標(biāo)在1 s和3 s分別為1 p.u. 和0.97 p.u.，對(duì)應(yīng)的線路有功、無(wú)功、直流側(cè)電壓和串聯(lián)側(cè)電壓源的波形如圖13所示。

圖13　節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)仿真

圖14　UPFC接入前三相短路接地故障情況下線路潮流和母線電壓波形

由圖13可見(jiàn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓Vs控制目標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)并聯(lián)側(cè)無(wú)功功率變化，迅速改變節(jié)點(diǎn)電壓，實(shí)現(xiàn)了UPFC的電壓控制功能。由于并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)直接的有功交換沒(méi)有發(fā)生變化，因此直流側(cè)電容電壓保持恒定。受節(jié)點(diǎn)電壓Vs變化的影響，Vse發(fā)生相應(yīng)的變化來(lái)保持線路無(wú)功功率的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.5三相短路接地故障暫態(tài)仿真

該仿真的目的是驗(yàn)證系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)UPFC對(duì)線路有功和無(wú)功功率的控制能力以及UPFC對(duì)系統(tǒng)電壓水平的支撐能力。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行至1 s時(shí)，節(jié)點(diǎn)19與節(jié)點(diǎn)21之間的線路靠近節(jié)點(diǎn)21側(cè)發(fā)生三相接地故障，0.1 s后保護(hù)裝置動(dòng)作將該線路切除，對(duì)應(yīng)的無(wú)UPFC和有UPFC 2種情況下，節(jié)點(diǎn)10和11之間的有功功率、無(wú)功功率以及節(jié)點(diǎn)11的電壓變化情況如圖14、圖15所示。

無(wú)UPFC情況下，發(fā)生三相短路接地故障后，節(jié)點(diǎn)11的電壓瞬間跌落至0.37 p.u.，線路有功和無(wú)功功率分別由故障前的78 MW和-16 Mvar變化至42 MW和-90 Mvar；0.1 s故障切除后，隨著電網(wǎng)電壓的升高，線路潮流迅速升高，并出現(xiàn)衰減振蕩現(xiàn)象，直至4 s時(shí)，仍未完全穩(wěn)定；有UPFC情況下，故障切除后約0.4 s，在UPFC控制作用下，線路有功和無(wú)功功率基本恢復(fù)至故障前的運(yùn)行狀態(tài)，可見(jiàn)UPFC具有提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的能力。

圖15　UPFC接入后三相短路接地故障情況下線路潮流和母線電壓波形

5　結(jié)束語(yǔ)

基于PSS/E自定義編程，本文實(shí)現(xiàn)UPFC的機(jī)電暫態(tài)建模，并采用算例進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明本文所建UPFC機(jī)電模型實(shí)現(xiàn)了所在線路的潮流控制、節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)等功能；在系統(tǒng)發(fā)生三相短路接地故障后，UPFC可將線路有功和無(wú)功功率在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至故障前的運(yùn)行狀態(tài)。因此本文建立的UPFC模型既能快速有效地提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，又能抑制電壓的暫降和提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

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張寧宇（1985），男，山西忻州人，工程師，研究方向?yàn)槿嵝越涣鬏旊?、電力系統(tǒng)仿真與計(jì)算；

周前（1978），男，江蘇宜興人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檠芯糠较驗(yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與計(jì)算；

劉建坤（1980），男，山東濰坊人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)仿真分析、電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行以及柔性交直流輸電等；

胡昊明（1987），男，江蘇南京人，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與計(jì)算；

邵敏敏（1983），男，江蘇無(wú)錫人，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與計(jì)算。

Research on Dynamic Model and Simulation of UPFC in PSS/E

ZHANG Ningyu1，ZHOU Qian1，LIU Jiankun1，HU Haoming1，SHAO Minmin2
（1.State GridJiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 211103，China；2.Wuxi Division of State Grid Jiangsu Electric Power Maintenance Branch Company，Wuxi 214101，China）

In this paper，the principle of user defined modeling of PSS/E is described，while the detailed process of modeling is summarized.The electromechanical transient model of UPFC is established in PSS/E based on equivalent current injection method.Then a test system is used to verify the correctness of the model by simulations.The result shows that UPFC has an excellent capability in regulating power flows and bus voltages.Therefore，UPFC could reduce the power losses of power grid effectively after a three-phase short circuit fault occurred.At the same time，UPFC is able to recover the system to a stable operation state.As a result of the research，the dynamic simulation of power flow and voltage control by UPFC is realized in PSS/E.

PSS/E；FACTS；unified power flow controller；self defined；transient simulation

TM712

A

1009-0665（2016）04-0001-07

2016-04-01；修回日期：2016-05-18