[發明專利]一種分布式潮流控制器多時間尺度數學模型建立方法

有效

• 申請號: 201710406563.4
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107086576B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 唐愛紅;熊杰;邵云露;舒欣;高夢露;王沖;鄭蒙;金英雷
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/36
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 楊曉燕

一種分布式潮流控制器多時間尺度數學模型建立方法，包括步驟：S1、將分布式潮流控制器并聯側裝置視為一組背靠背連接的變換器組，包括并聯網側三相變換器、并聯諧波側單相變換器以及并聯側公共直流電容三部分等值電路；S2、將分布式潮流控制器串聯側裝置視為一個同時作用于電力系統的交流基波網絡和交流三次諧波網絡和串聯側直流電容三部分等值電路；S3、根據電壓型PWM變換器開關周期平均模型的原理，分別建立分布式潮流控制器動態數學模型；S4、結合奇異攝動原理對分布式潮流控制器動態數學模型進行多時間尺度分析，建立分布式潮流控制多時間尺度數學模型。本發明有助于分析整個電力系統多時間尺度特性，適用于電力系統的降階分析。

技術領域

本發明涉及柔性交流輸電技術領域，具體涉及一種分布式潮流控制器多時間尺度數學模型建立方法。

背景技術

在今后的一段時期，我國能源消費將進入一個中低速增長的常態過程，電力供需層面進一步寬松。合理規劃好供給需求，以更加經濟、高效的方式滿足電力供應成為了當前需要深入研究的問題。柔性交流輸電技術(FACTS,Flexible AC Transmission System)利用電力電子變換元件及其控制裝置以控制功率傳輸能力，實現在不改變線路拓撲的情況下通過裝置控制和系統中央指令相結合的形式實現對電力系統運行指標(電壓、線路阻抗、功角)的實時控制。大量的電力電子元件以及分布式發電技術的接入使得電力系統成為一個集機電暫態、電磁暫態和開關暫態等多個時間尺度為一體的復雜系統。

分布式潮流控制器(DPFC,Distributed Power Flow Controller)基于目前研究十分成熟的統一潮流控制器(UPFC,Unified Power Flow Controller)原有結構以及分布式靜止串聯補償器(DSSC,Distributed Static Series Compensator)的思想，將自身并聯側裝置和串聯側裝置分開，同時串聯側裝置分相串接于輸電線路上實現串聯側的分布化；根據不同頻率下有功功率彼此獨立的特性，去掉UPFC串并聯變換器間有功功率交換的公共直流電容，利用其并聯側裝置發出的三次諧波電流作為傳遞有功功率的媒介，進而達到綜合調節整個線路潮流的目的。DPFC既具有UPFC的強大潮流控制能力，又具有控制方式靈活和成本相對低廉的優勢。

目前針對分布式潮流控制器的數學模型研究，主要集中在等效電源法建模，將整個系統等效為一個基波網絡模型和三次諧波網絡模型，由于忽略了電力電子裝置內部的開關狀態，不利于分析裝置的內部特性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有分布式潮流控制器協調控制存在的上述不足，提供一種分布式潮流控制器多時間尺度數學模型建立方法，將以電力電子變換器開關模型為基礎的多時間尺度降階模型與傳統電力系統多時間尺度模型進行合理銜接，有助于分析整個電力系統的多時間尺度特性，為研究分布式潮流控制器內部動態特征以及對安裝DPFC裝置的區域電力系統的降階處理打下基礎。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種分布式潮流控制器多時間尺度數學模型建立方法，包括以下步驟：

步驟S1：將分布式潮流控制器并聯側裝置視為一組背靠背連接的變換器組，包括并聯網側三相變換器VSC1、并聯諧波側單相變換器VSC2以及并聯側公共直流電容C_sh三部分等值電路；

步驟S2：將分布式潮流控制器串聯側裝置視為一個同時作用于電力系統的交流基波網絡和交流三次諧波網絡和串聯側直流電容Cse三部分等值電路；

步驟S3：根據電壓型PWM變換器開關周期平均模型的原理，分別建立分布式潮流控制器動態數學模型；

步驟S4：結合奇異攝動原理對分布式潮流控制器動態數學模型進行多時間尺度分析，建立分布式潮流控制多時間尺度數學模型。

按上述方案，步驟S3中建立分布式潮流控制器動態數學模型具體包括如下步驟：