[发明专利]一种适用于电压型直流潮流控制器的优化配置方法

说明书

技术领域

本发明属于直流供电技术领域，特别是涉及一种适用于电压型直流潮流控制器的优化配置方法。

背景技术

柔性直流电网是目前解决间歇性新能源并网的有效技术手段之一,间歇性新能源的最大特点是发电具有间歇性和波动性,由此可能造成直流电网线路过负荷,从而威胁直流电网安全运行。对于功率变化较大的柔性直流电网,例如海上风电接入直流电网,采用多点电压下垂控制方式更加合适,其优点在于控制的灵活性强,增强了系统稳定运行的能力,同时无需通信系统。

在直流电网中引入直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC), 可有效控制线路潮流,增加直流电网的控制自由度,保证系统安全、稳定、经济运行。从作用原理来说,DCPFC可以分为电阻型和电压型2类,其中电压型DCPFC 在潮流调节范围、系统附加损耗等方面优势明显,因此已成为大多数专家学者研究的重点。

目前,针对电压型DCPFC的拓扑结构和工作原理的研究较多,而关于其在直流电网中的配置方法的研究较少。公开号为CN105207194A的中国专利申请中提出了一种以灵敏度为主要依据的DCPFC配置方法,该方法物理概念清晰,但其仅对单点电压控制的直流电网进行了电流灵敏度计算,未考虑多点电压下垂控制的情况；并且仅考虑将DCPFC安装于负载率最大的一条或已过载的多条支路上，而没有从整个直流电网的角度去考虑DCPFC的优化配置策略，这样就有可能造成DCPFC对某些支路电流的调节作用过于灵敏，而对其他支路电流的调节作用有限，同时可能造成冗余配置，结果增大设备投资。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于电压型直流潮流控制器的优化配置方法。

为了达到上述目的，本发明提供的适用于电压型直流潮流控制器的优化配置方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)建立电压型DCPFC以及包括n个节点，b条支路的含DCPFC的直流电网数学模型；

步骤2)计算上述各支路电流对DCPFC变比M的灵敏度；

步骤3)根据上述灵敏度计算直流电网DCPFC配置指标值LI，并以该配置指标值LI作为参考,确定DCPFC的最佳配置位置。

在步骤1)中，所述的建立电压型DCPFC以及包括n个节点，b条支路的含 DCPFC的直流电网数学模型具体步骤如下：

对于一个含有n(1,2,…p…q…n)个节点，b条支路的直流电网，当各条支路未接入DCPFC时，其直流电网模型为：

I-GU＝0 (1)

式中：I为直流电网节点注入电流向量；U为节点电压向量；G为直流电网节点电导矩阵；

任意支路L_ij的电流为：

式中：U_i为节点i的电压；U_j为节点j的电压；G_ij(i≠j)为节点i和节点j之间的互电导；

各节点的注入功率为：

式中：n_i表示与节点i相连的节点集合，I_ik是支路L_ik(L_ik∈b)由节点i流向节点 k的电流值；

直流电网中接入DCPFC后，只有安装DCPFC的支路电流和该支路两端的节点注入功率的表达式发生了变化，其表达式中引入了DCPFC变比M，而其他支路电流和节点注入功率的表达式不变，仍用式(2)、(3)表示；

假设DCPFC安装于支路L_pq上靠近节点p的位置，则支路L_pq的电流为：

I_pq＝-(MU_p-U_q)G_pq (4)

节点p和节点q的注入功率分别为：

将式(3)、式(5)各节点注入功率除以相应节点的电压，从而转化成各节点注入电流的形式，则接入DCPFC后的直流电网模型为：

I-G'U＝0 (6)

式中：I为直流电网节点注入电流向量；U为节点电压向量；G'为接入DCPFC 后的直流电网节点电导矩阵。

在步骤2)中，所述的计算上述各支路电流对DCPFC变比M的灵敏度的具体步骤如下：

将式(2)、式(4)对变比M求偏导，有：

根据式(3)、式(5),各节点的注入功率可记为：