[发明专利]基于柔性环网控制器电磁环网无功功率环流优化控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统分析、运行与控制技术领域。

背景技术

在高一级电压电网发展的初期，高低压电磁环网所通过的潮流不大，它的存在可提高电网供电可靠性、灵活性。一般而言，只要不影响电网安全稳定运行和不受短路容量限制，可以维持电磁环网运行。但随着高一级电压电网的发展，传输负荷不断增大，电磁环网成为电力系统严重的事故隐患，给电网运行带来很多问题。其中，高低压电磁环网的形成对电网的经济性运行造成了极大的影响。在电磁环网实际运行中，由于变压器、线路等电气元件参数匹配不合理，会在电磁环网内产生功率环流，并以无功环流最为普遍，这种功率环流会使电网的有功损耗明显增加，影响电网经济运行。同时，国外对电磁环网的研究重点也更多集中在抑制电磁环网内可能产生的功率环流这一主题上。这些国家的主要研究重点在于将柔性控制(FACTS)技术应用于电磁环网中，以消除环流或对功率分布进行控制，提高系统运行的经济性；主要通过采取统一潮流控制器(UPFC)、移相器(phase-shifter)、相间功率控制器(IPC)、可控串补(TCSC)等柔性控制手段来控制功率环流和潮流分布。但是由于我国对上述装置的研究和研制还不够成熟，设备制造工艺及水平还达不到要求，因此很难立即解决电磁环网运行所面临的困难。所以本发明提出在电磁环网中加入现阶段较为成熟的柔性直流输电技术，来解决电磁环网的无功优化问题。

目前，从现有投运的柔性直流输电工程及其技术特点来看，柔性直流输电技术主要应用于风电并网、城市供电、电网互联、海上平台供电等领域，在交流电网解环方面尚无应用。已投运柔性直流输电工程的最大容量达到400MW，最高电压等级达到±200kV；在建柔性直流输电工程的最大容量达到1000MW，最高电压等级达到了500kV。在我国，国家电网公司通过自主研发于2011 年7 月投运了我国首个柔性直流输电工程，即上海南汇风电并网柔性直流输电示范工程，工程容量达到了20MW，电压等级达到了±30kV，标志着我国在柔性直流输电技术领域实现了从无到有的突破。目前，世界范围内柔性直流输电技术程正迅速朝着高电压、大容量方向发展，工程数量越来越多，应用领域也越来越广泛，从两端向多端领域发展，成为促进新能源的大规模开放利用和智能电网建设的重要手段。

发明内容

本发明的目的是对于高低压电磁环网系统，利用柔性输电技术及最忧潮流计算方法来优化控制电磁环网中无功功率分布的基于柔性环网控制器电磁环网无功功率环流优化控制方法。

本发明的步骤是：

（1）确定环网控制器的拓扑结构及阀级控制策略：在电磁环网的低压侧加入柔性环网控制器，即在原来需要开环运行的电磁环网两端采用背靠背柔性直流换流站相连接，由此构成软环网运行，其中柔性环网控制器采用模块化多电平换流器拓扑结构；柔性环网控制器的控制策略分为系统级控制与换流器级控制，系统级控制指令包括有功类指令和无功类指令：有功类指令为换流站Ⅰ采用定有功功率控制策略，换流站Ⅱ采用定直流电压控制策略，无功类指令为两换流站均采用定无功功率控制策略；换流器级调制策略采用：矢量控制，又称为直接电流控制；

（2）无功功率环流优化目标函数及约束条件：柔性直流输电稳态运行的基本原理，三相电网平衡条件下存在如下方程组：

                             (1)

                                (2)

                                    (3)

                                        (4)

                                      (5)

                                                        (6)

                                                     (7)