[发明专利]一种分布式潮流控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制技术领域，尤其涉及一种分布式潮流控制器及其控制方法，适用于多分裂导线，用于提升输电线路传输功率能力。

背景技术

目前，我国大区电网互联、特高压交直流、远距离大容量输电格局基本形成。随着特高压的规划建设，我国电网将呈现1000、500、220千伏三级电压等级电磁环网和交直联混联的复杂型态的电网结构。电磁环网的存在和潮流的自然分布往往使得电网的关键输电断面在正常及事故后存在潮流分布不均的现象，限制了断面整体输送能力，寻求一种提高输电能力的潮流控制方法极其紧迫。

统一潮流控制器UPFC(unified power flow controller)是目前功能最为强大的潮流控制装置，它通过对电力系统的线路阻抗、电压相角和电压幅值进行调节可同时或独立地实现电力系统母线电压、线路有功功率潮流、无功功率潮流和系统稳定的控制。但是由于其成本及可靠性问题其推广应用受到了限制。研究一种既具有UPFC的强大功能，其可靠性和成本又能被电力系统广泛接受的潮流控制方法对我国电力经济持续发展有着极为重要的意义。

分布式潮流控制器(DPFC,distributed power flow controller)将UPFC原有结构中通过直流电容连接的串并联变流器分开并利用分布式静止串联补偿器(DSSC，distributed static series compensator)的思想将串联侧分布化，在该拓扑结构基础上，通过3次谐波在串并联变流器之间交换有功功率从而达到综合调节线路潮流的目的，其三相单线图如图1所示。并联侧由两个背靠背的三相变流器8、单相变流器6组成，三相变流器8、单相变流器6由一个公共直流电容7相连。通过一个耦合的首端Y-△变压器1将电网电压接入到三相变流器8的交流侧，三相变流器8吸收电网的有功功率来稳定直流电容电压；单相变流器6输出一定大小的三次谐波电流，该电流经由首端Y-△变压器1的Y侧的中性点均匀分布到输电线路2中。串联侧多个变流器11通过单匝变压器3接入输电线路2，根据其控制器的指令，一方面吸收输电线路2上的三次谐波电流，用以维持自身电容电压的稳定；另一方面按照实际的功率补偿需求，产生一定幅值和相位的基频交流电压，串联变流器11电压和线路首端Y-△变压器1电压叠加在一起，以此来改变线路的潮流。由于三次谐波电流被首端Y-△变压器1的△侧阻隔，无法流通，因而经过末端Y-△变压器4的Y侧的中性点接地后形成回路。

但是，目前展开的对DPFC研究的拓扑结构、控制方法、安装方法均只适应于非分裂导线，而1000kV、500kV、220kV系统多采用分裂导线，500kV及以上系统多采用4分裂、6分裂导线。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种适用于多分裂导线的分布式潮流控制器及其控制方法，控制器有效实现多分裂导线的输电系统传输功率，控制方法使得潮流分布较为均衡，提高设备控制灵活性和可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分布式潮流控制器，安装在输电线路上，输电线路两端设置有首端Y-△变压器和末端Y-△变压器，该控制器包括并联侧设备和串联侧设备，并联侧设备包括背靠背设置的三相变流器、单相变流器，三相变流器的直流侧和单相变流器的直流侧之间并联有直流电容，三相变流器的交流侧通过首端Y-△变压器的△侧接入输电线路，单相变流器的交流侧通过首端Y-△变压器的Y侧的中性点接入输电线路；每相输电线路分裂成若干根分裂导线，所述串联侧设备包括多组串联在每相输电线路上的潮流补偿器，每组潮流补偿器包括变流器、与分裂导线根数匹配的若干个单匝变压器、控制器、电流互感器、电压互感器和通信模块，某组同一相多分裂导线的多个单匝变压器共用一套变流器、控制器、电流互感器、电压互感器和通信模块，变流器的交流侧通过各个单匝变压器分别接入各根分裂导线，电流互感器和电压互感器设置在其中一根分裂导线上，电流互感器和电压互感器与控制器的输入端连接，控制器的输出端与变压器的直流侧连接，通信模块同时与控制器的输入端以及电压互感器连接。

按上述方案，所述变流器由开关管与二极管组成，所述开关管有四个、组成单相全桥电路；每个开关管上反并联一个二极管。

按上述方案，所述串联侧设备的某相上的某组潮流补偿器集成在一个箱体内，箱体内各个单匝变压器采用偏心安装分别卡入某相输电线路的各根分裂导线，并通过连接线与控制器和变流器相连；通信模块、控制器和变流器集成在箱体内的集成模块上。