[发明专利]一种基于附加节点和等效电压源的HPFC控制参数计算方法

说明书

本发明公开了一种基于附加节点和等效电压源的混合型潮流控制器(HPFC)控制参数计算方法。建立了带有串联变压器耦合电抗和附加节点的HPFC等效模型，结合叠加原理推导出带有电抗的注入功率表达式，得到HPFC的功率注入模型；接下来在HPFC中划分一个等效电压源，依据潮流控制目标计算等效电压源电压，由相关电压配置规则计算HPFC的控制参数。本发明所提计算方法在迭代过程中无需对雅可比矩阵进行修改，可以有效处理线路阻抗、电纳以及耦合变压器阻抗等参数，能够加快潮流计算迭代速度；通过在HPFC中划分等效电压源，将求解HPFC控制参数的复杂问题进行简化，实现控制参数的快速求解。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定及控制领域，具体涉及一种基于附加节点和等效电压源的HPFC控制参数计算方法。

背景技术

随着电力电子技术的进步，柔性交流输电系统(Flexible AC TransmissionSystem,FACTS)相关技术不断发展，成为调控电力系统潮流的有效途径。FACTS可以在不改变网络结构的情况下，对大型互联电网实现快速、频繁、连续、全面和灵活的控制，显著提高电网的稳定性水平和动态性能，增强电网的传输能力和潮流可控性。FACTS中最具代表性的是统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)，它能对系统潮流进行有效调节，但同时存在有造价高的缺陷。“Sen”变压器(“Sen”Transformer，ST)是近年来出现的一种FACTS装置，属于移相变压器的改进型。与UPFC相比，ST成本更低，容量更大，但其调控范围受到变压器抽头限制，目标控制精确性不高。

综合考虑UPFC和ST的优缺点，将UPFC和ST相串联构成一种新的设备结构，称为混合型潮流控制器(Hybrid Power Flow Controller,HPFC)。由于HPFC基于ST等低成本器件，电力电子装置数量较UPFC更少，因此在相同调节范围下，其成本造价大大降低，同时也减少了电磁干扰和开关损耗，具有很强的实际应用价值。

然而目前在国内的电力系统分析软件中尚未建立适用于潮流计算和大系统分析的HPFC模型，无法进行HPFC相关控制功能的仿真，给评估HPFC在实际工程中的应用价值带来困难。且HPFC装置结构复杂，其控制参数难以被准确、快速求解，使得校核HPFC的容量较为困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于附加节点和等效电压源的HPFC控制参数计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

S1：将系统PQ节点的电压幅值、相角和PV节点的电压相角及HPFC控制参数进行初始化；

S2：根据HPFC控制参数计算对于节点的附加注入功率；

S3：通过牛顿拉夫逊法修正各节点的电压幅值和相角；

S4：计算等效电压源的电压幅值和相角；

S5：依据电压配置规则计算UPFC和ST的控制参数；

S6：若系统潮流和HPFC控制参数收敛，输出计算结果；否则返回步骤S2。

可选地，所述步骤S2中的HPFC附加注入功率推导过程如下：

设线路ij为HPFC的安装线路；节点i为HPFC的并联侧节点，从节点i至节点j依次为UPFC结构、ST结构、线路阻抗；在UPFC与ST之间、ST与线路阻抗之间引入附加节点m、n；

当HPFC接入线路时，线路im的潮流为：