[發明專利]一種考慮IPFC控制模式的預防控制方法

有效

• 申請號: 202010511609.0
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111697588B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 吳熙;王瑞;王亮;陶加貴;徐曉軼;陳軒
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司檢修分公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種考慮IPFC控制模式的預防控制方法。考慮IPFC的多種控制模式，利用IPFC各控制模式下的潮流計算迭代格式進行包含主、輔控模式的電力系統潮流計算；構建綜合實用性與安全性的多目標優化函數，并給出電力系統和IPFC的運行約束；基于粒子群優化算法，實現電力系統的預防控制潮流優化。本發明可以充分挖掘IPFC的靜態控制潛力，實現系統穩態運行時的潮流分布的優化，顯著提高系統的實用性和靜態安全水平。

技術領域

本發明屬于電力系統運行分析和穩定控制領域，特別涉及了一種考慮IPFC控制模式的預防控制方法。

背景技術

近年來，隨著國民用電需求的增加，輸電網絡的網架規模不斷擴大、拓撲結構愈加復雜，導致輸電線路的潮流分布不均，系統運行的安全性與穩定性受到挑戰。線間潮流控制器(Interline Power Flow Controller,IPFC)是功能最為強大的綜合型FACTS(FlexibleAC Transmission Systems,FACTS)設備之一，作為其主要功能，IPFC能夠實現對多條線路潮流的精確調控，潮流優化效果顯著，將其安裝于電網，可以解決由于潮流分布不均而引起的輸電瓶頸問題，提升電網的靜態安全裕度。因此，IPFC具有巨大的研究潛力和深遠的應用前景，為提高電網供電可靠性及安全性，研究含綜合型FACTS的電力系統的潮流優化問題勢在必行。

然而，發明人經調研發現，目前含IPFC的潮流優化研究存在兩方面的不足：

1)目前研究的IPFC模型，只能實現以線路功率為控制目標的潮流計算，僅考慮定功率模式因而功能比較局限單一，而IPFC具有多種控制模式，還能夠對母線電壓幅值、母線電壓相角、線路等效阻抗進行調節，可以根據實際需求，實現不同的調控功能。

2)目前研究缺少針對IPFC控制模式的預防控制優化。在實際運行中，更關注系統供電的連續性與可靠性，而以上文獻均考慮在系統穩態運行情況下進行優化，未包含系統的N-1安全約束。除此之外，在預防控制中，不同的IPFC控制模式會影響系統N-1故障后的潮流分布，由于實際運行中IPFC難以檢測遠方的故障并及時快速調整其控制模式，應提前選擇好IPFC的控制模式進行預防控制。

發明內容

為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明提出了一種考慮IPFC控制模式的預防控制方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種考慮IPFC控制模式的預防控制方法，考慮IPFC的多種控制模式，包括主控路線下的阻抗補償模式、相角調節模式、電壓調節模式和定功率模式以及輔控線路下的定有功模式，利用IPFC各控制模式下的潮流計算迭代格式進行包含主、輔控模式的電力系統潮流計算；構建綜合實用性與安全性的多目標優化函數，并給出電力系統和IPFC的運行約束；基于粒子群優化算法，實現電力系統的預防控制潮流優化。

進一步地，考慮IPFC控制模式的電力系統潮流計算的求解步驟：一方面，根據IPFC的注入功率，進行電力系統部分的潮流計算；另一方面，利用算得的系統狀態量和給定的控制目標值，更新IPFC變流器的輸出參數；其中，將潮流不平衡量和IPFC主、輔控目標差值合并成誤差矩陣，用來判斷潮流計算是否收斂。

進一步地，(a)對于阻抗補償模式，串聯變流器等效為一個補償阻抗，使IPFC串聯側注入的電壓與流過串聯線路的電流比值始終等于目標值Z_ref不變，求得公共節點與附加節點之間的等效阻抗Z_im：

其中，V_i∠θ_i、V_m∠θ_m分別為公共節點與主控線路附加節點的節點電壓，I_im為公共節點與附加節點之間的電流；

如果滿足第k次迭代后誤差小于給定參數ε：