[发明专利]一种分布式潮流控制器多时间尺度数学模型建立方法

说明书

一种分布式潮流控制器多时间尺度数学模型建立方法，包括步骤：S1、将分布式潮流控制器并联侧装置视为一组背靠背连接的变换器组，包括并联网侧三相变换器、并联谐波侧单相变换器以及并联侧公共直流电容三部分等值电路；S2、将分布式潮流控制器串联侧装置视为一个同时作用于电力系统的交流基波网络和交流三次谐波网络和串联侧直流电容三部分等值电路；S3、根据电压型PWM变换器开关周期平均模型的原理，分别建立分布式潮流控制器动态数学模型；S4、结合奇异摄动原理对分布式潮流控制器动态数学模型进行多时间尺度分析，建立分布式潮流控制多时间尺度数学模型。本发明有助于分析整个电力系统多时间尺度特性，适用于电力系统的降阶分析。

技术领域

本发明涉及柔性交流输电技术领域，具体涉及一种分布式潮流控制器多时间尺度数学模型建立方法。

背景技术

在今后的一段时期，我国能源消费将进入一个中低速增长的常态过程，电力供需层面进一步宽松。合理规划好供给需求，以更加经济、高效的方式满足电力供应成为了当前需要深入研究的问题。柔性交流输电技术(FACTS,Flexible AC Transmission System)利用电力电子变换元件及其控制装置以控制功率传输能力，实现在不改变线路拓扑的情况下通过装置控制和系统中央指令相结合的形式实现对电力系统运行指标(电压、线路阻抗、功角)的实时控制。大量的电力电子元件以及分布式发电技术的接入使得电力系统成为一个集机电暂态、电磁暂态和开关暂态等多个时间尺度为一体的复杂系统。

分布式潮流控制器(DPFC,Distributed Power Flow Controller)基于目前研究十分成熟的统一潮流控制器(UPFC,Unified Power Flow Controller)原有结构以及分布式静止串联补偿器(DSSC,Distributed Static Series Compensator)的思想，将自身并联侧装置和串联侧装置分开，同时串联侧装置分相串接于输电线路上实现串联侧的分布化；根据不同频率下有功功率彼此独立的特性，去掉UPFC串并联变换器间有功功率交换的公共直流电容，利用其并联侧装置发出的三次谐波电流作为传递有功功率的媒介，进而达到综合调节整个线路潮流的目的。DPFC既具有UPFC的强大潮流控制能力，又具有控制方式灵活和成本相对低廉的优势。

目前针对分布式潮流控制器的数学模型研究，主要集中在等效电源法建模，将整个系统等效为一个基波网络模型和三次谐波网络模型，由于忽略了电力电子装置内部的开关状态，不利于分析装置的内部特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有分布式潮流控制器协调控制存在的上述不足，提供一种分布式潮流控制器多时间尺度数学模型建立方法，将以电力电子变换器开关模型为基础的多时间尺度降阶模型与传统电力系统多时间尺度模型进行合理衔接，有助于分析整个电力系统的多时间尺度特性，为研究分布式潮流控制器内部动态特征以及对安装DPFC装置的区域电力系统的降阶处理打下基础。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种分布式潮流控制器多时间尺度数学模型建立方法，包括以下步骤：

步骤S1：将分布式潮流控制器并联侧装置视为一组背靠背连接的变换器组，包括并联网侧三相变换器VSC1、并联谐波侧单相变换器VSC2以及并联侧公共直流电容C_sh三部分等值电路；

步骤S2：将分布式潮流控制器串联侧装置视为一个同时作用于电力系统的交流基波网络和交流三次谐波网络和串联侧直流电容Cse三部分等值电路；

步骤S3：根据电压型PWM变换器开关周期平均模型的原理，分别建立分布式潮流控制器动态数学模型；

步骤S4：结合奇异摄动原理对分布式潮流控制器动态数学模型进行多时间尺度分析，建立分布式潮流控制多时间尺度数学模型。

按上述方案，步骤S3中建立分布式潮流控制器动态数学模型具体包括如下步骤：