专利名称：一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法
技术领域：
本发明应用于电力系统和电力电子技术领域，具体涉及一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法。
背景技术：
进入20世纪以来，人们普遍认识到扩大电力系统规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整及安全与经济运行等方面带来显著的社会经济效益。随着电力负荷的增长，电力系统的规模迅速发展。不断增长的电力需求，以及电网网络系统的老化，使得我们对输电系统进行快速而可靠地潮流控制有着十分迫切的需求。统一潮流控制器(UPFC)作为综合型FACTS设备中的主要成员之一，是目前功能最为强大的潮流控制装置，它通过对电力系统的线路阻抗、电压相角和电压幅值进行调节，可同时或独立地实现电力系统母线电压、线路有功功率潮流、无功功率潮流和系统稳定的控制。但是由于整个统一潮流控制器(UPFC)的装置容量大、结构复杂，致使其设计制造周期长、占地面积大、成本高等原因，使得统一潮流控制器(UPFC)不能广泛地应用于电力系统。在这样的背景下，一种分布式潮流控制器(DPFC)的概念应运而生，它去掉了 UPFC中背靠背的两个变流器的直流耦合电容，并引入DSSC概念将串联侧的变流器分布化，通过输电线路上的3次谐波频率电流来实现串并联侧变流器间的有功功率交换。它拥有与UPFC相同的控制能力，降低耐压成本的同时又使可靠性大大提高。分布式潮流控制器(DPFC)概念一经提出，相关仿真验证研究崭露头角，系统而全面的数学模型、控制策略以及DPFC在稳态和暂态时的工作特性都有了较详细的分析说明。但目前还缺乏确定分布式潮流控制器系统参数的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法，为日后分布式潮流控制器(DPFC)应用于工程实践或制造实验样机打下基础。本发明所采用的技术方案是:一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法，它包括如下步骤:第一步，建立分布式潮流控制器应用于电力系统的拓扑结构模型，以电力系统需要补偿的线路潮流大小确定分布式潮流控制器的容量；第二步，根据分布式潮流控制器的功率模型和功率守恒定律确定分布式潮流控制器的串联侧变流器注入输电线路的最大基频电压幅值，以及串联侧3次谐波电压幅值；再由分布式潮流控制器的串联侧变流器自身消耗的最大有功功率确定分布式潮流控制器从线路吸收的最大3次谐波电流，以及由串联侧变流器输入输出电压的关系确定串联侧直流电容电压；第三步，在分布式潮流控制器系统的3次谐波等效网络中，以3次谐波无功功率等于零为约束条件，确定并联侧的最大3次谐波电压幅值和并联侧直流电容电压；第四步，依据归一化LPF设计所需低通滤波器的方法确定串并联侧的滤波器的参数，同时根据分布式潮流控制器的功能要求及已知系统参数范围确定变压器的容量、变比和接法。按上述 方案，第一步中，所述的拓扑结构模型包括并联侧变流器、串联侧变流器、第一系统Y- Λ变压器、第二系统Y- Λ变压器，并联侧变流器位于电网与第一系统Y- Λ变压器之间，串联侧变流器位于第一系统Y- Λ变压器和第二系统Y- Λ变压器之间；所述的并联侧变流器包括由背靠背的三相变流器和单相变流器通过并联侧直流电容耦合而成，三相变流器通过并联侧变压器接入电网与第一系统Y- Λ变压器之间的输电线路中，单相变流器将电网中的基波变为三次谐波，并通过第一系统Y- Λ变压器的Y型绕组中性点将产生的三次谐波电流均匀分布到第一系统Y-Λ变压器和第二系统Y-Λ变压器之间的输电线路中；所述的串联侧变流器包括每相输电线路上的潮流控制单元，所述的潮流控制器单元包括串联侧单相变流器，串联侧单相变流器直流侧的正极与串联侧单相直流电容一端连接，串联侧单相变流器直流侧的负极与串联侧单相直流电容另一端连接，串联侧单相变流器通过串联侧单匝耦合变压器串联接入到输电线路中；所述的第二系统Y-Λ变压器的Y型绕组中性点接地。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、并联侧变流器的容量，其中，所述的串联侧变流器容量Sse等于串联侧变流器从线路吸收的3次谐波功率，所
述的并联侧变流器容量
权利要求
1.一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法，其特征在于:它包括如下步骤: 第一步，建立分布式潮流控制器应用于电力系统的拓扑结构模型，以电力系统需要补偿的线路潮流大小确定分布式潮流控制器的容量； 第二步，根据分布式潮流控制器的功率模型和功率守恒定律确定分布式潮流控制器的串联侧变流器注入输电线路的最大基频电压幅值，以及串联侧3次谐波电压幅值；再由分布式潮流控制器的串联侧变流器自身消耗的最大有功功率确定分布式潮流控制器从线路吸收的最大3次谐波电流，以及由串联侧变流器输入输出电压的关系确定串联侧直流电容电压； 第三步，在分布式潮流控制器系统的3次谐波等效网络中，以3次谐波无功功率等于零为约束条件，确定并联侧的最大3次谐波电压幅值和并联侧直流电容电压； 第四步，依据归一化LPF设计所需低通滤波器的方法确定串并联侧的滤波器的参数，同时根据分布式潮流控制器的功能要求及已知系统参数范围确定变压器的容量、变比和接法。
2.根据权利要求1所述的确定分布式潮流控制器系统参数的方法，其特征在于:第一步中，所述的拓扑结构模型包括并联侧变流器、串联侧变流器、第一系统Y- Λ变压器、第二系统Y- Λ变压器，并联侧变流器位于电网与第一系统Y-Λ变压器之间，串联侧变流器位于第一系统Y- Λ变压器和第二系统Y- Λ变压器之间；所述的并联侧变流器包括由背靠背的三相变流器和单相变流器通过并联侧直流电容耦合而成，三相变流器通过并联侧变压器接入电网与第一系统Y-Λ变压器之间的输电线路中，单相变流器将电网中的基波变为三次谐波，并通过第一系统Y- Λ变压器的Y型绕组中性点将产生的3次谐波电流均匀分布到第一系统Y- Λ变压器和第二系统Y- Λ变压器之间的输电线路中；所述的串联侧变流器包括每相输电线路上的潮流控制单元，所述的潮流控制器单元包括串联侧单相变流器，串联侧单相变流器直流侧的正极与串联侧单相直流电容一端连接，串联侧单相变流器直流侧的负极与串联侧单相直流电容另一端连接，串联侧单相变流器通过串联侧单匝耦合变压器串联接入到输电线路中；所述的第二系统Y- Λ变压器的Y型绕组中性点接地。
3.根据权利要求1或2所述的确定分布式潮流控制器系统参数的方法，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、并联侧变流器的容量，其中，所述的串联侧变流器容量Sse等于串联侧变流器从线路吸收的3次谐波功率，所述的并联侧变流器容量:把+Ql,,式中，Psh是并联侧变流器向串联侧变流器提供的3次谐波有功功率，Qsh是并联侧变流器向接入点母线注入的无功功率。
全文摘要
本发明涉及一种确定分布式潮流控制器系统参数的方法，它包括如下步骤先建立拓扑结构模型，按其功率模型和功率守恒定律确定串联侧变流器注入输电线路的最大基频电压幅值以及串联侧3次谐波电压幅值；再由串联侧变流器自身消耗的最大有功功率确定它从线路吸收的最大3次谐波电流，然后以使3次谐波无功功率等于零为约束条件，来确定并联侧输出的最大3次谐波电压幅值，再依据归一化LPF设计对串并联侧的滤波器参数进行确认。本发明能对分布式潮流控制器主要器件的参数进行了系统地设计，具有步骤简洁、可靠性高的特点，为日后分布式潮流控制器应用于工程实践或制造实验样机打下基础。
文档编号H02J3/38GK103107559SQ20131004788
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者唐爱红, 皮雅敏, 闪世民, 冯雅, 刘芙蓉 申请人:武汉理工大学