專利名稱:一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明應(yīng)用于電力系統(tǒng)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法。
背景技術(shù):
進(jìn)入20世紀(jì)以來,人們普遍認(rèn)識(shí)到擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)??梢栽谀茉撮_發(fā)、工業(yè)布局、負(fù)荷調(diào)整及安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面帶來顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。隨著電力負(fù)荷的增長(zhǎng),電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速發(fā)展。不斷增長(zhǎng)的電力需求,以及電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的老化,使得我們對(duì)輸電系統(tǒng)進(jìn)行快速而可靠地潮流控制有著十分迫切的需求。統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為綜合型FACTS設(shè)備中的主要成員之一,是目前功能最為強(qiáng)大的潮流控制裝置,它通過對(duì)電力系統(tǒng)的線路阻抗、電壓相角和電壓幅值進(jìn)行調(diào)節(jié),可同時(shí)或獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)母線電壓、線路有功功率潮流、無功功率潮流和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制。但是由于整個(gè)統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)的裝置容量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,致使其設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、占地面積大、成本高等原因,使得統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)不能廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)。在這樣的背景下,一種分布式潮流控制器(DPFC)的概念應(yīng)運(yùn)而生,它去掉了 UPFC中背靠背的兩個(gè)變流器的直流耦合電容,并引入DSSC概念將串聯(lián)側(cè)的變流器分布化,通過輸電線路上的3次諧波頻率電流來實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)側(cè)變流器間的有功功率交換。它擁有與UPFC相同的控制能力,降低耐壓成本的同時(shí)又使可靠性大大提高。分布式潮流控制器(DPFC)概念一經(jīng)提出,相關(guān)仿真驗(yàn)證研究嶄露頭角,系統(tǒng)而全面的數(shù)學(xué)模型、控制策略以及DPFC在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)時(shí)的工作特性都有了較詳細(xì)的分析說明。但目前還缺乏確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,為日后分布式潮流控制器(DPFC)應(yīng)用于工程實(shí)踐或制造實(shí)驗(yàn)樣機(jī)打下基礎(chǔ)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,它包括如下步驟:第一步,建立分布式潮流控制器應(yīng)用于電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型,以電力系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)木€路潮流大小確定分布式潮流控制器的容量;第二步,根據(jù)分布式潮流控制器的功率模型和功率守恒定律確定分布式潮流控制器的串聯(lián)側(cè)變流器注入輸電線路的最大基頻電壓幅值,以及串聯(lián)側(cè)3次諧波電壓幅值;再由分布式潮流控制器的串聯(lián)側(cè)變流器自身消耗的最大有功功率確定分布式潮流控制器從線路吸收的最大3次諧波電流,以及由串聯(lián)側(cè)變流器輸入輸出電壓的關(guān)系確定串聯(lián)側(cè)直流電容電壓;第三步,在分布式潮流控制器系統(tǒng)的3次諧波等效網(wǎng)絡(luò)中,以3次諧波無功功率等于零為約束條件,確定并聯(lián)側(cè)的最大3次諧波電壓幅值和并聯(lián)側(cè)直流電容電壓;第四步,依據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)所需低通濾波器的方法確定串并聯(lián)側(cè)的濾波器的參數(shù),同時(shí)根據(jù)分布式潮流控制器的功能要求及已知系統(tǒng)參數(shù)范圍確定變壓器的容量、變比和接法。按上述 方案,第一步中,所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型包括并聯(lián)側(cè)變流器、串聯(lián)側(cè)變流器、第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器、第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器,并聯(lián)側(cè)變流器位于電網(wǎng)與第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器之間,串聯(lián)側(cè)變流器位于第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器和第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器之間;所述的并聯(lián)側(cè)變流器包括由背靠背的三相變流器和單相變流器通過并聯(lián)側(cè)直流電容耦合而成,三相變流器通過并聯(lián)側(cè)變壓器接入電網(wǎng)與第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器之間的輸電線路中,單相變流器將電網(wǎng)中的基波變?yōu)槿沃C波,并通過第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器的Y型繞組中性點(diǎn)將產(chǎn)生的三次諧波電流均勻分布到第一系統(tǒng)Y-Λ變壓器和第二系統(tǒng)Y-Λ變壓器之間的輸電線路中;所述的串聯(lián)側(cè)變流器包括每相輸電線路上的潮流控制單元,所述的潮流控制器單元包括串聯(lián)側(cè)單相變流器,串聯(lián)側(cè)單相變流器直流側(cè)的正極與串聯(lián)側(cè)單相直流電容一端連接,串聯(lián)側(cè)單相變流器直流側(cè)的負(fù)極與串聯(lián)側(cè)單相直流電容另一端連接,串聯(lián)側(cè)單相變流器通過串聯(lián)側(cè)單匝耦合變壓器串聯(lián)接入到輸電線路中;所述的第二系統(tǒng)Y-Λ變壓器的Y型繞組中性點(diǎn)接地。按上述方案,第一步中,所述 的分布式潮流控制器的容量包括串、并聯(lián)側(cè)變流器的容量,其中,所述的串聯(lián)側(cè)變流器容量Sse等于串聯(lián)側(cè)變流器從線路吸收的3次諧波功率,所
述的并聯(lián)側(cè)變流器容量
權(quán)利要求
1.一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,其特征在于:它包括如下步驟: 第一步,建立分布式潮流控制器應(yīng)用于電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型,以電力系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)木€路潮流大小確定分布式潮流控制器的容量; 第二步,根據(jù)分布式潮流控制器的功率模型和功率守恒定律確定分布式潮流控制器的串聯(lián)側(cè)變流器注入輸電線路的最大基頻電壓幅值,以及串聯(lián)側(cè)3次諧波電壓幅值;再由分布式潮流控制器的串聯(lián)側(cè)變流器自身消耗的最大有功功率確定分布式潮流控制器從線路吸收的最大3次諧波電流,以及由串聯(lián)側(cè)變流器輸入輸出電壓的關(guān)系確定串聯(lián)側(cè)直流電容電壓; 第三步,在分布式潮流控制器系統(tǒng)的3次諧波等效網(wǎng)絡(luò)中,以3次諧波無功功率等于零為約束條件,確定并聯(lián)側(cè)的最大3次諧波電壓幅值和并聯(lián)側(cè)直流電容電壓; 第四步,依據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)所需低通濾波器的方法確定串并聯(lián)側(cè)的濾波器的參數(shù),同時(shí)根據(jù)分布式潮流控制器的功能要求及已知系統(tǒng)參數(shù)范圍確定變壓器的容量、變比和接法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,其特征在于:第一步中,所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型包括并聯(lián)側(cè)變流器、串聯(lián)側(cè)變流器、第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器、第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器,并聯(lián)側(cè)變流器位于電網(wǎng)與第一系統(tǒng)Y-Λ變壓器之間,串聯(lián)側(cè)變流器位于第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器和第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器之間;所述的并聯(lián)側(cè)變流器包括由背靠背的三相變流器和單相變流器通過并聯(lián)側(cè)直流電容耦合而成,三相變流器通過并聯(lián)側(cè)變壓器接入電網(wǎng)與第一系統(tǒng)Y-Λ變壓器之間的輸電線路中,單相變流器將電網(wǎng)中的基波變?yōu)槿沃C波,并通過第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器的Y型繞組中性點(diǎn)將產(chǎn)生的3次諧波電流均勻分布到第一系統(tǒng)Y- Λ變壓器和第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器之間的輸電線路中;所述的串聯(lián)側(cè)變流器包括每相輸電線路上的潮流控制單元,所述的潮流控制器單元包括串聯(lián)側(cè)單相變流器,串聯(lián)側(cè)單相變流器直流側(cè)的正極與串聯(lián)側(cè)單相直流電容一端連接,串聯(lián)側(cè)單相變流器直流側(cè)的負(fù)極與串聯(lián)側(cè)單相直流電容另一端連接,串聯(lián)側(cè)單相變流器通過串聯(lián)側(cè)單匝耦合變壓器串聯(lián)接入到輸電線路中;所述的第二系統(tǒng)Y- Λ變壓器的Y型繞組中性點(diǎn)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,其特征在于:第一步中,所述的分布式潮流控制器的容量包括串、并聯(lián)側(cè)變流器的容量,其中,所述的串聯(lián)側(cè)變流器容量Sse等于串聯(lián)側(cè)變流器從線路吸收的3次諧波功率,所述的并聯(lián)側(cè)變流器容量:把+Ql,,式中,Psh是并聯(lián)側(cè)變流器向串聯(lián)側(cè)變流器提供的3次諧波有功功率,Qsh是并聯(lián)側(cè)變流器向接入點(diǎn)母線注入的無功功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定分布式潮流控制器系統(tǒng)參數(shù)的方法,它包括如下步驟先建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型,按其功率模型和功率守恒定律確定串聯(lián)側(cè)變流器注入輸電線路的最大基頻電壓幅值以及串聯(lián)側(cè)3次諧波電壓幅值;再由串聯(lián)側(cè)變流器自身消耗的最大有功功率確定它從線路吸收的最大3次諧波電流,然后以使3次諧波無功功率等于零為約束條件,來確定并聯(lián)側(cè)輸出的最大3次諧波電壓幅值,再依據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)對(duì)串并聯(lián)側(cè)的濾波器參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。本發(fā)明能對(duì)分布式潮流控制器主要器件的參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地設(shè)計(jì),具有步驟簡(jiǎn)潔、可靠性高的特點(diǎn),為日后分布式潮流控制器應(yīng)用于工程實(shí)踐或制造實(shí)驗(yàn)樣機(jī)打下基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103107559SQ20131004788
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者唐愛紅, 皮雅敏, 閃世民, 馮雅, 劉芙蓉 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)