一種分散式潮流控制方法及其關鍵實現技術的研究

《一種分散式潮流控制方法及其關鍵實現技術的研究》是依託武漢理工大學，由唐愛紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一種分散式潮流控制方法及其關鍵實現技術的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：唐愛紅
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

將用於統一潮流控制器串並聯變流器間有功功率交換的公用直流電容去掉，在串聯側採用分散式串聯補償技術，使用3次諧波通過輸電線路取代被去掉的公用直流電容實現串並聯變流器間有功功率的交換，構成一種分散式潮流控制方法。該分散式潮流控制裝置不僅具有統一潮流控制器的所有功能，串並聯變流器的彼此獨立及串聯側多個變流器的使用，提高了裝置的可靠性、降低了裝置的成本。為保證該潮流控制裝置性能的充分發揮，本項目將以切換PCH魯棒控制為基礎，探索協調各功率開關電路控制的、協調基波功率及3次諧波功率在各變流器之間、變流器與系統間有序交換的分散式潮流控制方法；以多目標規劃為工具，研究在滿足各項潮流控制目標時，使3次諧波有功功率流動造成的線路損耗最小的最佳化方法。通過數字仿真和動模實驗最佳化該潮流控制裝置的重要參數。

結題摘要

分散式潮流控制裝置（DPFC, distributed power flow controller）DPFC由統一潮流控制器（Unified power flow controller，UPFC）演變而來。與UPFC一樣，DPFC不僅能獨立分別而且能同時對電力系統的電抗、電壓、功率等結構參數和運行參數進行調節，DPFC串、並聯側補償器採用小容量低價格的電力電子器件，方便批量生產，製造成本低、製造周期短；具有便於拆卸和異地重裝的優勢，可以根據電力增長逐年分批建設，減少占地面積；DPFC還解決了UPFC集中布置失效性問題，並具有快速恢復（自愈）能力。開展DPFC在輸電網柔性交流潮流控制中的套用，可充分提高電網控制主動性、靈活性和可靠性，有效改善電網特性，提升電網輸電能力和運行經濟性。 根據傅立葉分析原理，不同頻率下的有功功率彼此獨立，某個頻率下的電壓或電流對其它頻率下的有功功率沒有影響，本項目利用3次諧波通過輸電線路實現DPFC串並聯變流器直流側有功功率交換。 本項目詳細分析了單相變流器Park變換原理，結合分散式潮流控制器的工作原理，建立了考慮直流電容充放電動態特性的數學模型；計及開關切換特性，建立了分散式潮流控制器開關動態模型；根據分散式潮流控制器的有功功率潮流、無功功率潮流及電壓調節特性，建立了系統外部特性等效模型。 本項目將分散式潮流控制器的控制系統分為中央控制和串並聯控制三部分。中央控制負責將系統採集的潮流和電壓信息進行綜合，分別傳送給串並聯側控制器；串並聯側變流器根據中央控制模組的指令，對串並聯變流器發出控制脈衝。 基於PSCAD/EMTDC軟體，仿真分析了該分散式潮流控制器的靜動態特性，驗證了本項目提出的DPFC數學模型和控制策略的有效性。 本項目研究了基於遺傳算法的多目標控制方法，編寫了相關的程式；將量子遺傳算法套用於分散式潮流控制器並聯側的直流電容電壓控制器設計，仿真驗證了該算法所設計的控制器的有效性；研究了基於量子遺傳算法的分散式潮流控制器的多目標參數最佳化，仿真驗證了該最佳化算法的有效性。 採用統計學的方法，對DPFC的可靠性進行了定量的分析，藉助冗餘設計思想設計的k/n(G)系統可靠度模型，作出了DPFC的可靠度曲線；利用可靠壽命指數提出了滿足系統潮流調節要高於變壓器。 設計研製了並聯側變換器的實驗平台，驗證了並聯側變換器裝置級控制的有效性。