V01．43 No．18
Sept．25，2019
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电力暴现自动化
AutomationofElectricPower
Systems
DOI：10．7500／AEPS20190127007
具备双自由度控制能力的三线间直流潮流控制器
刘斯棋，朱 淼，钟 旭，蔡
旭
(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市200240)
摘要：在复杂直流电网系统中，直流线路数目的不断增长给潮流控制技术带来了新的挑战。为提
高系统灵活性和可控性，满足多目标潮流调控需求，需要寻求多控制自由度的新型直流潮流控制
器。通过对潮流控制能力进行建模和量化分析，发现三线间直流潮流控制器具备双控制自由度的
潜力。在此基础上，提出了一种新型三线间直流潮流控制器拓扑，设计了工作原理和双目标控制策
略，从而实现双自由度潮流控制。仿真案例结果均有效验证了所提出的新型潮流控制器各类潮流
控制特性。
关键词：多端直流电网；直流潮流控制器；三线间直流潮流控制器；拓扑；双自由度控制
DC
flow
controller，
0
流控制器(interline
引言
power
IDCPFC)三类。IDCPFC的工作原理为，通过线路
之间的功率交换实现线路潮流控制。此类装置承受
的电压等级较小，且无需外部辅助电源即能实现系
统功率再分配u’14。2“。因此近年来，IDCPFC得到了
较多关注和大量研究。
随着风能、太阳能等新能源的快速发展，作为可
再生能源大规模并网和远距离传输的一种重要技术
direct
current，
手段，高压直流(high voltage
HVDC)输电技术由常规的点对点直流输电发展为
direct
多端直流(multi—terminal
current，MTDC)输
文献[7，14—18]提出了安装在2条线路之问、能
主动控制其中1条线路潮流的两线间直流潮流控制
电，今后可能进一步发展为网状直流电网。直流电
网架构复杂，增大了系统的灵活性和冗余性，直流线
路潮流不可控的难题逐渐引起各方关注u。2J。
interline DC
flow
controller，DI—
器(dual
power
DCPFC)。DI—DCPFC的控制自由度仅为1，在复杂
直流系统中的潮流控制能力有限。
多端直流输电系统中，单一利用节点换流站调
节难以实现多条线路潮流的主动控制。线路潮流分
布不合理容易导致系统利用率不高、线路损耗大和
线路过负荷等问题。为提高直流电网稳定性和可靠
性，需要对系统潮流分布进行有效调控口。3]。本文将
系统能主动控制潮流的线路数目定义为自由度。为
提高整个直流输电系统的潮流控制自由度，“直流潮
流控制器”的新型概念逐渐受到学术界与工业界关
注，以期实现多线路潮流主动协同优化控制H。6]。
直流潮流控制器可以分为“电阻型”与“电压型”
两类_。8J。电阻型直流潮流控制器通过在线路上串
联可变电阻减小潮流。此方案会增大直流电力系统
的传输损耗，且控制范围有限，存在固有缺陷。
电压型直流潮流控制器的常见方案包括直流变
压器型[9。1“、串联可调电压源型[12。1胡与线间直流潮
基于DI—DCPFC，进一步得到三线间直流潮流
interline DC
flow
controller，
控制器(triple
power
TI—DCPFC)，即一种3条线路之问进行能量交换从
而控制线路潮流的线间潮流控制器。文献[19—21]
对文献[7]进行改进，提出了适用于所有潮流方向的
TI—DCPFC，但受基尔霍夫电流定律的约束，控制自
由度未得到提升。文献1-22]同样基于文献E7]提出
一种TI—DCPFC拓扑，但相应的工作原理仅实现了
单自由度潮流控制。为解决潮流控制自由度不足的
问题，文献1-23]将文献E18]中的潮流控制器拓展为
TI—DCPFC，以2条线路的潮流为控制目标，增加了
潮流控制维度，但其电路和控制策略较为复杂，且交
流变压器的引入带来体积和成本问题。
由上述分析可知：IDCPFC能有效实现潮流控
制，可拓展到多线路的复杂场景中，有良好应用前
景。现有全直流IDCPFC的研究聚焦于实现单条
线路潮流控制的拓扑，在控制自由度提升方面缺乏
收稿日期：2019-01—27；修回日期：2019—05—19。
上网日期：2019-08—06。
国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904100)。
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http：}{w嘲w．aeps—info．com
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