基于线间潮流控制器的省级电网断面潮流优化研究

随着经济社会的发展,我国部分省级电网断面潮流不均的问题日渐突出.以江苏电网为例,由于电源和负荷在地域上呈逆向分布,省内整体呈现\"北电南送\"的输电形势.随着新能源大规模不断接入以及区外来电规模的增大,江苏现有北电南送通道的输电能力将难以满足后续新能源进一步接入的需求.本文首先阐述了线间潮流控制器的原理,随后分析了江苏电网北电南送断面潮流分布特征.针对北电南送输电通道潮流分布不均、存在输电瓶颈的问题,提出了3种基于线间潮流控制器的断面潮流优化方案,并通过仿真给出了断面潮流优化验证结果.最终,给出了线间潮流控制器在江苏电网应用的工程方案设想.经分析,线间潮流控制器的装设可以很好地提高江苏北电南送断面的输电能力,极大地增加苏北苏中地区新能源消纳能力,社会经济效益显著.     

计及风电不确定性的含线间潮流控制器的电力系统经济调度

线间潮流控制器（IPFC）拥有强大的潮流调控能力,可为解决大规模新能源接入背景下的潮流调控问题提供全新的解决方案。该文提出一种计及风电出力不确定性的含IPFC电力系统安全约束经济调度方法,首先基于MARKOV链生成风电出力场景,构建相应概率风险指标以描述系统安全性,并给出了兼顾经济性与安全性的优化目标函数;然后,在充分考虑双回线结构IPFC控制特性的情况下建立了故障前后电力系统的等式/不等式约束;最后,针对所建立的强非线性安全约束经济调度优化模型,设计了基于粒子群算法的计算构架并实现了模型的求解。基于江苏电网的算例分析表明,利用该文方法获得的策略比基于传统方法获得的策略能更好地满足潮流安全约束,且准确地计及了IPFC的控制特性,具有较高的应用价值。     

新型线间直流潮流控制器

在含有网孔的多端直流输电系统或直流电网中,仅靠控制换流站难以实现对特定线路的潮流进行控制,因此需要引入直流潮流控制器来改善潮流分布。首先对现有的4类直流潮流控制器进行了原理介绍和优缺点分析,然后提出了一种新型线间直流潮流控制器。新拓扑具有以下优点:需要的开关器件和驱动更少;拓扑结构更简单;控制更简单。最后,在PLECS中搭建了一个三端直流输电系统,通过仿真验证了新拓扑的有效性。     

多端口线间直流潮流控制器及控制策略优化

针对目前的线间直流潮流控制器大多仅能控制1条线路的潮流以及难以拓展的问题,提出一种基于MMC的多端口线间直流潮流控制器(multiportinterlineDCPowerflow controller,MI-PFC)。首先,分析安装多端口DCPFC的必要性,并提出MI-PFC的拓扑结构,将其划分为直流通路和交流通路;其次,详细分析该直流潮流控制器的工作原理,主要包括潮流控制和自身功率平衡,基于此设计MI-PFC控制策略,并以桥臂电压差值最小为目标对控制策略进行优化;最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建四端柔性直流电网,通过MI-PFC启动、控制策略对比和某一换流站功率跌落3种工况,验证MI-PFC能够控制多条线路潮流、无需预充电以及具有良好的动态响应能力。     

线间潮流控制器应用评估策略研究

随着社会负荷不断增长、网架结构日益复杂,骨干网络潮流分布不均、电压支撑能力不足等问题已成为制约系统输送能力的重要因素。线间潮流控制器(Interline Power Flow Controller, IPFC)是一种潮流控制能力强大的新型FACTS装置,可应用于多条通道的潮流控制和暂态稳定控制,提升稀缺廊道资源的输电效率。考虑到目前缺乏对IPFC应用效果评估的理论研究和指导规划,本文提出了一种基于模糊层次分析的综合评判方法。首先,从静态、暂态、动态等方面定义了电网柔性评估指标,建立评估层次结构,并给出各指标的权重赋值方法。进一步地,在大系统中选取关键输电断面,通过多组算例获取各指标的标度,评估IPFC在典型应用场景下的控制潜力、安全指标及投资价值。最后结合模糊分析给出IPFC方案的综合分值和整体评价,量化装置对系统的作用,为IPFC的规划应用工程提供一定理论依据和技术支撑。     

线间潮流控制器在改善电能质量中的应用

介绍了线间潮流控制器(IPFC)的基本工作原理,建立了数学模型.提出了应用IPFC装置的有功无功线间综合控制提高电力系统暂态稳定性的两层控制模型并进行了试验仿真.仿真结果表明:IPFC装置比传统的FACTS装置更能有效地提高系统的暂态稳定性和电能质量.     

含线间潮流控制器的电力系统联合潮流计算

线间潮流控制器(IPFC)能实现线路间的潮流转移和分配,可用于解决电力系统中潮流不均引起的一系列问题,具有较大的应用潜力和价值。为评估IPFC工程应用价值,需实现含IPFC的大系统潮流计算,但目前我国多用于电网规划设计的大型电力系统分析软件中没有开发IPFC模型。为解决上述问题,提出了一种基于Matlab与PSD-BPA的含IPFC电力系统的联合潮流计算方法。首先推导了IPFC功率注入模型的数学表达式,并设计了Matlab与BPA联合潮流计算的计算框架,由Matlab进行IPFC求解计算,BPA进行大电网潮流计算,通过数据交换接口完成两种仿真软件的交互与交替求解。进一步对IPFC功率注入模型进行改进,提出了一种基于PI控制器的变步长潮流迭代策略提高了计算方法的收敛性。以南通西北片电网为例,对提出方法进行了仿真验证,计算结果表明了提出方法的正确性和有效性。     

基于定电压端协调控制的多端直流系统线间潮流控制器控制策略研究

在多端直流配电网中,通过加入直流潮流控制器增强系统的潮流控制能力,并提高供电可靠性。针对配电系统中直流潮流控制器应用范围的局限性和结构的复杂性,首先以三电平线间直流潮流控制器为研究对象,提出一种基于定电压端协调控制的多端直流系统线间潮流控制器控制策略,通过控制定电压端换流器与线间潮流控制器的协同配合,在确保系统稳定运行的同时,有效提高控制的自由度并减小设备的体积。然后根据系统等效电路和功率方程,对潮流控制器和定电压端换流器的控制策略进行具体设计,解决潮流调节能力受限的问题。最后,搭建基于RT-LAB的实时模型在环仿真平台,验证所提控制策略。协调控制方案可有效应对宽范围潮流调节,同时确保系统运行的稳定性和灵活性。     

适用于直流电网的环流式线间直流潮流控制器

针对直流电网潮流控制自由度不足的问题,提出一种线间直流潮流控制器(I-PFC)。I-PFC能够通过交流环流实现自身功率平衡,无需交流变压器作为内部的交流通路,且与现有线间直流潮流控制器相比,进一步降低了因单个电容充放电造成的电流波动,具有避免额外谐振、减小谐波、易拓展等优点。首先,提出I-PFC的拓扑结构,分析实现潮流控制的方法进而得到线路电流与串入电压的关系,并重点介绍了利用内部交流环流实现自身功率平衡的原理;其次,根据I-PFC的功率与能量,详细分析子模块电容电压的组成,其中主要包含直流、基频和二倍频分量,并设计包括直流潮流控制和功率平衡控制的I-PFC控制方法;最后在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建含有I-PFC的三端柔性直流环网,利用投入运行、反向调节和动态响应三个工况验证了该文所提出的I-PFC的可行性和有效性。     

基于双级矩阵变换器的线间潮流控制器

线间潮流控制器是柔性交流输电系统中的新装置,通过控制有功和无功功率来增强电网传输能力.双级矩阵变换器是性能优良的交一交变频器.针对二者结构上的相似性,提出将双级矩阵变换器作为线间潮流控制器,以减小设备体积.首先对线间潮流控制器建模,在park变换基础上,使用比例积分控制设计d-q轴控制方案,采用交叉解耦消除电网间的耦合,利用载波调制的空间矢量控制变换器开关动作,取得了较好的控制效果.仿真验证了方案的可行性和正确性.     

500kV UPFC适用场景的量化评估方法和选点方案

为解决实际电网规划中UPFC示范工程在超高压层面的布点选择与实施问题,首先基于现有工程经验总结提出UPFC的配置原则;之后研究了UPFC“单位容量调控比例系数”概念,即UPFC控制效果与自身容量的比值,并根据可靠性成本/效益分析,对单位容量调控比例系数进行标准化处理;继而综合得出UPFC布点在技术层面的比较方法,同时给出安装地点选择方法的流程;最后针对UPFC在不同场景的应用,提出了相应的系统级控制策略。应用方案研究中,利用2~3年滚动计算数据,在全国范围内选出12处UPFC的安装地点,通过初步比选和仿真分析,发现UPFC在锦苏直流落点近区输电断面、鄂东江南—江北断面两处地点具有较好的调节能力优势。所提方法切实可行,对超高压层面UPFC布点的筛选和示范工程的实施有一定的指导意义。     

具备双自由度控制能力的三线间直流潮流控制器

在复杂直流电网系统中,直流线路数目的不断增长给潮流控制技术带来了新的挑战。为提高系统灵活性和可控性,满足多目标潮流调控需求,需要寻求多控制自由度的新型直流潮流控制器。通过对潮流控制能力进行建模和量化分析,发现三线间直流潮流控制器具备双控制自由度的潜力。在此基础上,提出了一种新型三线间直流潮流控制器拓扑,设计了工作原理和双目标控制策略,从而实现双自由度潮流控制。仿真案例结果均有效验证了所提出的新型潮流控制器各类潮流控制特性。     

UPFC与IPFC提升系统输电能力比较研究

随着电力系统负荷及网架的日益发展,由系统潮流分布不均而引起的输电阻塞问题越来越严重,极大地制约了电力系统的输电能力与效率。利用FACTS设备提升电力系统输电能力相较于传统方案具有占地面积小、可控性高等多方面的优势。UPFC与IPFC作为先进的第三代FACTS装置,在潮流调控方面均有着突出的应用优势。因此有必要对两者在提升系统输电能力方面进行技术经济比较研究,用以指导实际工程的解决方案选择。首先基于附加功率注入法分别对UPFC及IPFC进行稳态建模,推导了其数学表达式。之后以江苏南通西北片电网为例,将所建模型应用于实际电力系统,计算结果显示两者均能大幅提升系统输电能力以及安全可靠性。最后在多种工况下对这两种解决方案进行了技术经济比较分析,结果表明IPFC相较于UPFC而言在潮流调控方面的作用更为全面与突出。     

同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性

由平衡变压器和综合潮流控制器(integrated power flow controller,IPFC)组合构成的同相牵引供电系统可解决负序电流、谐波电流、无功电流的补偿及电分相方面存在的问题,分析了该供电系统的补偿原理,比较了牵引和再生制动状态同相牵引供电系统对电力系统供电质量的影响,指出制动状态下IPFC可在不改变控制策略的情况下将能量平衡地回馈到三相电网,节约电能。仿真结果验证了同相牵引供电方案的正确性。     

电力系统潮流解算中广义潮流控制器（GPFC）的统一分析

在对串联补偿、并联补偿、移相调节和统一潮流控制进行深入分析的基础上 ,通过广义潮流控制器(Generalized Power Flow Controller,简称GPFC） 的概念分析了上列这些潮流控制方式的统一处理方法。该方法很容易与常规 算法相结合,并能在程序中以统一的数据格式计及多个各种潮流控制方式的 作用。实例分析表明,本文方法具有作用方便和灵活的特点,可以为更好地 分析各种潮流控制方式对电力系统的影响提供有效的工具。