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基于多指标效能分析的分布式潮流控制器选址定容优化策略

更新时间：2019-12-24 19:30:59 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：潮流控制器 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对统一潮流控制器的推广受制于其可靠性及制造成本的问题,分布式潮流控制器(DPFC)应运而生,文中详细论述了DPFC的拓扑结构与工作原理,并对DPFC的特点及优势进行了分析.考虑到DPFC在电网中的安装位置及接入容量会直接影响其控制效能的发挥,制定了基于多指标效能分析的DPFC选址定容两阶段优化策略.首先,基于DPFC对系统潮流均衡的影响程度确定最优安装地点,然后再应用经济性成本/效益分析进行容量的优化.在IEEE 30节点系统中进行DPFC的优化配置以验证策略的可行性与有效性,仿真结果表明DPFC接入系统后能够有效改善电网多方面的效能.

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,
Vol.41No.17Set.102017  
p
第
卷
第
期
年
月
日
41  
ꢀ
17 ꢀ2017  
9
10  
:
/
DOI 10.7500 AEPS20170117008  
基于多指标效能分析的分布式潮流控制器选址定容优化策略  
1
2
1
李
顺1  
飞1 廖清芬 赵红生  
涌2 蔡昌松  
,
ꢀ
,
唐
,
,
,
黄
ꢀ
ꢀ
(
1.  
,
;
,
)
430077  
武汉大学电气工程学院 湖北省武汉市  
国网湖北省电力公司经济技术研究院 湖北省武汉市  
430072 2.  
:
,
(
)
摘要 针对统一潮流控制器的推广受制于其可靠性及制造成本的问题 分布式潮流控制器  
DPFC  
,
,
。
的特点及优势进行了分析  
应运而生 文中详细论述了  
的拓扑结构与工作原理 并对  
DPFC  
DPFC  
,
在电网中的安装位置及接入容量会直接影响其控制效能的发挥 制定了基于多指标  
考虑到  
DPFC  
。
,
效能分析的  
选址定容两阶段优化策略 首先 基于  
对系统潮流均衡的影响程度确定  
DPFC  
DPFC  
,
/
。
最优安装地点 然后再应用经济性成本 效益分析进行容量的优化 在  
节点系统中进行  
IEEE30  
接入系统后能够有效改善  
DPFC  
,
的优化配置以验证策略的可行性与有效性 仿真结果表明  
DPFC  
。
电网多方面的效能  
:
;
;
;
;
/
关键词 分布式潮流控制器 选址定容 潮流均衡性 可用输电能力 经济性成本 效益分析  
。
文
目 标 提 出 计 及  
的 无 功 优 化 模 型  
UPFC  
引言  
0ꢀ  
[ ]  
、 (  
晶闸管可控串联补偿器  
UPFC  
)
献
和
选取  
13  
TCSC  
实施智能电网发展战略能够使用户获得高安全  
,
,
进行研究 计及多方面约束条件 以  
STATCOM  
、
、
,
性 高可靠性 高质量的电力供应 同时也能提升电  
电网投资费用最少和可用输电能力最大为目标构建  
[ ]  
[]  
网 运 行 的 经 济 竞 争 力 1  
柔 性 交 流 输 电 系 统  
。
。
多类型  
的多目标优化模型 文献  
从工  
FACTS  
14  
[]  
2
(
)
,
是智能电网的重要组成 它可以提高现  
FACTS  
程应用方面对南京  
西环网的  
主设备  
220kV  
UPFC  
,
有线路的输送能力 并改善输电网架的稳定性和可  
。
[ ]  
容量进行分析与优化选择 文献  
构建相应灵敏  
15  
。
靠性  
,
度来量化  
接入后的紧急控制效果 用以定  
FACTS  
,
目前 功能最为全面的  
装置是统一潮  
FACTS  
量评估  
对暂态稳定性的影响和优化其装设  
FACTS  
[ ]  
[
]
6
流控制器 3-  
但因受制其可靠性及制造成  
(
),  
UPFC  
。
地点 文献  
应用经济性分析对  
配置策  
16  
UPFC  
略进行研究 从而解决电力市场下的输电阻塞问题  
[ ]  
[]  
7
,
。
本的问题 尚未在电网中大范围推广使用  
文献  
)
来将传统  
DPFC  
,
。
[]  
8
(
提出一种分布式潮流控制器  
文献  
以提供最大电压稳定能力为目标来设计配  
17  
,
装置分布式化和低成本化 使其拓扑结构更  
UPFC  
(
)
的选址方案  
,
电网静止同步补偿器  
D-STATCOM  
,
,
。
简单 运行维护更为便捷 有利于在市场上应用 研  
—
—
(
)
负载模  
并采用概率型恒阻抗 恒电流 恒功率  
ZIP  
[ ]  
的策略将系统潮流熵最小  
,
究表明  
装 置 具 有 强 大 的 线 路 潮 流 调 控 能  
DPFC  
。
型确定其容量 文献  
18  
[]  
力 9 并 能 够 很 大 程 度 地 改 善 电 网 的 安 全 稳 定 性  
,
,
( )  
算 法 求 取  
GSO  
作为目 标 函 数 利 用 群 搜 索 优 化  
[
]
。
11  
能 10-  
由于  
在电网中的 安 装 位 置 及 接 入  
DPFC  
(
)
。
和静止无功补偿器  
设备的最优配置  
TCSC  
SVC  
,
容量将直接影响其控制效能的发挥 因而制定合理  
,
分析可知 已有的  
设备选址定容方法大多  
FACTS  
。
选址定容优化策略显得尤为关键  
的
DPFC  
,
都是从改善单一角度着手研究 或是根据工程实际  
,
纵观国内外研究现状 尚未有文献对  
的
DPFC  
,
经验来确定最优地点及容量 在一定程度上缺乏全  
,
优化配置进行报道 大部分都是针对于  
和静  
UPFC  
。
元件  
。
局优化性  
本文针对  
(
)
等传统  
止同步补偿器  
STATCOM  
FACTS  
,
主要功能 采用多指标效能分  
DPFC  
[, ]  
,
文献  
从改善发输电系统可靠性角度出发 提  
412  
。
析来制定优化配置策 略 考虑到  
接入电网  
DPFC  
。
出基于最优负荷削减模型的  
优化配置方法  
UPFC  
的最主要效能是均衡系统的潮流分布以提升其可用  
[]  
,
文献  
从经济性角度入手 以系统有功网损最小为  
5
,
,
输电能力 并为薄弱母线提供动态无功支撑 从而增  
。
,
加电网 运 行 的 经 济 收 益 因 此 本 文 构 建 了 单 套  
:
;
:
。
2017-03-27  
收稿日期  
上网日期  
修回日期  
2017-01-17  
,
装置选址定容的两阶段配置策略 首先基于  
DPFC  
DPFC  
:
。
2017-06-06  
,
对系统潮流均衡的影响确定最优安装地点  
(
)。  
国家电网公司科技项目  
52150016000Y  
60  
万方数据  
,
等
李
顺
基于多指标效能分析的分布式潮流控制器选址定容优化策略  
ꢀ
ꢀ
/
。
线路以外的系统中 考虑到 次谐波对应着最小的  
3
然后再应用经济性成本 效益分析进行其容量的优  
。
,
,
,
[]  
化配置 所提策略适用于单套  
的优化配置  
线路阻抗 因此所造成的网损也最小 故采用 次谐  
DPFC  
3
波在串并联侧变流器间传输谐波功率 7  
,
DPFC  
。
如需安装多套  
可重复应用本文策略以规划  
。
DPFC  
。
的工作原理如图 所示 两个背靠背的  
1
下一套  
DPFC  
,
,
综上 已有文献是通过对  
装置构造基  
变流器通 过 公 共 电 容 耦 合 而 组 成 其 并 联 侧 其 中  
FACTS  
,
,
。
为单相变流器 经耦合  
于权重的总目标函数来综合寻优 或是通过多目标  
为三相变流器  
VSC1  
VSC2  
VSC1  
收电网的基频有功功率来维持公共电容的电压稳  
。
,
VSC1  
优化来求取  
解集 前者在考虑权重设置的  
变压器将电网功率接入  
的交流侧  
吸
Pareto  
,
合理性时需大量进行前期分析和实验 而后者高度  
,
;
,
输出相应大小的 次谐波电流 该  
3
依赖算法的先进性 且较难验证所求取的  
解
定 变流器  
Pareto  
VSC2  
。
,
是否为全局最优 相比之下 本文所提两阶段优化  
电流经由线路首端变压器  
的三角形侧中性点均  
T
1
,
。
方法具有明晰的物理意义 尽管所述的潮流均衡指  
匀地分布到输电线路中 串联侧的  
则根据其  
DSSC  
,
,
标不能完全精确地反映出各备选线路的优劣次序  
但却能够大致地筛选出对提升系统潮流均衡程度的  
控制器指令 一方面吸收线路中的 次谐波有功功  
3
;
率来维持自身电容的电压稳定 另一方面依据实际  
,
,
,
的功率补偿需求 产生相应幅值和相位的基频交流  
有利备选线路 从而在实际电网诸多线路的挑战下  
,
,
电压 并将该电压和线路首端电压叠加以改变输电  
大大缩小需计算的范围 有助于快速定位  
的
DPFC  
。
,
。
最优选址 而在确定了  
的安装位置之后 通  
线路的潮流  
DPFC  
,
,
过逐步增大其安装容量的迭代方法 只需要较短时  
值得指出的是 由于  
利用 次谐波进行  
DPFC  
3
,
。
,
间便能确定其最优装设容量 计算量小且易于实现  
功率传输 因而只适用于两侧变压器均为  
接地  
Yd  
,
,
的输电线路 否则其 次谐波无法形成流通回路 或  
3
简介  
1ꢀDPFC  
,
。
是谐波功率流至其他线路上 装置功能将失效  
的拓扑结构与工作原理  
的特点及优势  
1.1ꢀDPFC  
1.2ꢀDPFC  
,
技术 每个串  
DSSC  
在
的基础上去掉了串并联变流器  
串联侧应用分布式  
DPFC UPFC  
DPFC  
,
,
(
联侧 单 相 单 元 的 补 偿 度 很 小 通 常 其 容 量 在  
间的公共直流电容 从而使串并联变流器相互隔离  
]),  
,
[
8
并 在 其 串 联 侧 应 用 分 布 式 静 止 串 联 补 偿 器  
以内 7-  
无需考虑相间高压绝缘 并可直  
20kVA  
(
,
)
,
技术  
接分布式悬挂于输电线路上 因而经济成本会大幅  
distributedstaticseriescom ensator DSSC  
p
(
。
降低  
进行分布式化 即由多个分布式的单相变流器来替  
)。  
,
,
代原有的三相变流器  
基于图 所示的拓扑结构  
由于  
串联侧各单元相互可作为冗余 因  
1
DPFC  
可利用 次谐波的特性[7]在串并联变流器间  
此当部分串联单元故障时 同线路的其余单元可迅  
,
DPFC  
3
,
。
,
交换有功功率 从而实现综合调节线路潮流的功能  
速分摊故障单元的功能缺口 从而避免  
整个  
DPFC  
,
。
串联侧效能受到影响 提高了装置可靠性  
UPFC  
AC  
,
,
此外 采用分布式  
技术 可使  
在实  
DSSC  
DPFC  
AC  
AC  
AC  
DC  
ꢈꢉꢀꢇ6ꢂ#ꢃ  
ꢊ*,#+ꢋ  
DC  
,
际工程中分阶段进行规划建设 其串联侧的  
DSSC  
DC DC  
ꢇ6ꢁ ꢀ6ꢁ  
ꢌꢀ6ꢁ  
ꢍꢎꢏꢐ  
。
容量能够随着电网发展进行适应性的扩展  
3 A"ꢄ)EF  
ꢀꢁ2  
ꢅNꢆꢄꢄ)EF  
装置选址定容优化策略  
装置最优选址模型  
1!41  
T
2ꢀDPFC  
T
2
2.1ꢀDPFC  
AC  
AC  
AC  
DC  
AC  
DC  
AC  
DC  
DC  
,
在实际运行中 电网的故障发生概率将很大程  
ꢑꢒ  
ꢑꢒ  
DC  
,
度地受到潮流分布的影响 线路潮流的分布不均衡  
ꢑꢒ  
VSC1 VSC2  
ꢀ6ꢁꢂ#ꢃ  
ꢇ6ꢁꢂ#ꢃ  
,
很可能导致其步入自组织临界状态 从而增加大停  
[
]
电事故的出现概率 19 此外 互联电网区域间的断  
图
的拓扑结构与工作原理  
1ꢀDPFC  
。
,
Fi.1ꢀTooloicalstructureandoeration  
g
p
g
p
。
面输电能力也会受到潮流不均衡分布的负面影响  
rincileofDPFC  
p
p
,
因此 为了改善输电网架的潮流分布以提高电网的  
,
,
串联侧安装地点时 以  
安全稳定性 在确定  
,
,
在三相系统的每相中 谐波均能够保持独立 而  
DPFC  
线路潮流均衡度作为优化目标来建立最优选址模  
的倍数次谐波可以在电网所普遍应用的 型变  
3
Yd  
。
型
,
压器的三角形侧中性点接地处形成谐波回路 并且  
被变压器星形侧所自然阻截 而不流入 所在  
,
基于信息熵理论 改进加权潮流熵以区间负载  
DPFC  
://  
www.aes-info.com  
htt  
p
p
61  
万方数据  

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