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1、第32卷第24期Vol.32No.242008年12月25日Dec.25,2008静止同步串联补偿器恒功率非线性控制1122肖湘宁,赵洋,叶猛,王小宁(1.华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京市102206;2.北京电力公司,北京市100020)摘要:首先在dq坐标系下分析了静止同步串联补偿器(SSSC)对于系统潮流的影响,给出了SSSC输出电压d轴与q轴分量的不同功能。分析了SSSC对于潮流控制的特点,进而针对SSSC的恒功率控制方法进行了研究。状态反馈精确线性化方法的引入实现了SSSC输出电压d轴与q轴分量之间的解耦控制。
2、通过2个PI环节的应用,使得d轴与q轴电压分量能分别跟踪直流电容电压与线路潮流,并改善由于状态精确反馈线性化方法的引入所带来的对于系统模型不精确以及参数不确定所引起的弱鲁棒性。数字仿真结果证实了所提出的恒功率控制方法的有效性。关键词:静止同步串联补偿器;恒功率控制;状态反馈精确线性化;容性补偿;感性补偿中图分类号:TM7610引言侧电容电压的独立控制。进而通过外环控制,使得Vid与Viq能够分别对直流电容电压与线路潮流进行通过对交流输电系统参数以及网络结构的灵活控制。此外,PI环节的引入也提高了精确反馈线性快速控制,灵活交流输电技术(FACTS)为解
3、决电力化方法对于系统模型不精确、参数不确定的鲁棒性。系统中的经济运行和安全稳定问题提供了有效的手最后,本文应用PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型,[125]段。作为一种基于电压源型逆变器(VSC)的串并证实了本文所给出的控制方法的有效性。[6216]联型FACTS装置,静止同步串联补偿器(SSSC)通过向系统注入一个与线路电流呈恰当相1SSSC对于线路潮流的影响角的电压源来改变输电线路的有效阻抗,进而控制图1给出了SSSC系统的单线结构图。线路潮流,并可有效提高系统稳定性。文献[5]曾将静止同步补偿器(STATCOM)控制过程及数学模型分为系统、装
4、置和器件3个级别。对于SSSC和STATCOM等基于VSC的FACTS装置,其数学模型以及控制策略均可以被分为3个不同的级别。其[5]中,装置级控制策略是控制过程的重要部分。现有有关SSSC的研究成果大都利用SSSC对于线路等效电抗的快速控制能力抑制系统的功率振[9212]荡或提高暂态稳定性,都是从系统的角度考察SSSC的运行特性。也有部分文献针对SSSC的装[13216]置级控制进行研究。尚未发现有人将非线性控图1装有SSSC的系统Fig.1PowersystemwithSSSC制理论应用于SSSC装置级控制。到目前为止,人们对于SSSC自身的数学
5、模型将图1中PS和QS表达式转换至dq坐标系:研究较少。文献[17]给出了几种模型之间的比较,(VSd-Vssd)VRq+(VSq-Vssq)VRd并给出了适用于装置级的数学模型。本文在此基础PS=(1)XS+XR上针对SSSC恒功率控制提出了非线性控制方法。QS=首先利用状态反馈精确线性化方法,在dq旋转坐22标系下,实现SSSC注入电压d轴分量Vssd与q轴分Vssd(2VS-VRd)+VSVRd+VssdVRq-VS-VssXS+XR量Vssq之间的解耦,达到了SSSC输出电压以及直流(2)··[18]收稿日期:2008205220;修回日期:
6、2008209208。通常情况下VS与VR的相位差不大,而且国家自然科学基金资助项目(50577024)。VssqmVssd。由此,分析式(1)、式(2)可知,如以线路—16—·学术研究·肖湘宁,等静止同步串联补偿器恒功率非线性控制··[19]电流IL作为d轴方向,那么SSSC对于PS的影响,量,同时以Vss作为d轴方向,则SSSC的状态方·主要由SSSC注入系统电压Vss的q轴分量Vssq来完程可重新整理如下:·成。式(1)中也出现了d轴分量Vssd,然而该分量的X=f(X)+g(X)u(5)任务是使得SSSC内部直流电压稳定,始终依照直y=h(X
7、)流电容的变化而变化,不能作为影响PS的控制量。式中:TT同样,Vssd对于QS的影响实际中亦无法实现,加之X=[x1,x2,x3]=[iid,iiq,Vdc]Vssq对于QS影响较小,所以SSSC对于线路无功潮RiidVss-+ωiiq-流以及末端节点电压的调节能力非常有限。fLiLi1(X)Riiqf(X)=f2(X)=--ωiid2SSSC的装置级控制方式Lif3(X)3Vssiid对于SSSC控制方式的选择,决定了在进行系2CdcVdc统级的控制方法求解时,SSSC在系统状态方程中1作为哪一种变量出现,例如:可控电压源或可控电0g11(X)g
8、12(X)Li抗。装置级控制作为上层与下层控制间的衔接,其g(X)=g21(X)g22(X)=10性能决定了
