分布式潮流控制器系统参数设计与仿真研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着电网规模的扩大,互联大电网的形成,电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越突出。随着电力工业的发展,电力系统已进入超高压远距离输电、跨区域互联的新阶段。由于经济和环保的原因,限制了输电线路的新建,这就要求灵活调节线路潮流,增加输送能力,以充分利用电网现有资源。采用柔性交流输电技术(FACTS, Flexible AC Transmission System) 可提高电网潮流流向的控制能力及输电线路的输送能力。柔性交流输电技术改变了交流输电过去调节速度慢、精确化不高的控制和优化技术,从而使电力系统中影响潮流分布的三个主要电气参数--电压、线路阻抗及功率角可按照系统的需要迅速调整,在不改变网络结构的情况下,使网络的功率输送能力以及潮流和电压的可控性大为提高。而分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller, UPFC)是目前电网中柔性交流输电技术设备里面功能最为强大的潮流控制装置,它具有线路电压调节、相角调节、串联补偿及潮流控制等功能。研究一种既具有分布式潮流控制器的强大功能,其可靠性和成本又能被电力系统广泛接受的潮流控制方法对我国电力经济持续发展有着极为重要的意义 。

UPFC是静态同步补偿器(STATCOM)和静态同步串联补偿器(SSSC)的组合,它们通过公共直流链路耦合,以允许SSSC的串联输出端子和分流器之间的有功功率双向流动STATCOM的输出端子。与线路串联的转换器通过注入具有可控幅度和相位的四象限电压来提供UPFC的主要功能。注入的电压基本上用作同步交流电压源,用于改变传输角度和线路阻抗,从而独立地控制通过线路的有功和无功功率流。串联电压导致串联转换器和传输线之间的有功和无功功率注入或吸收。该无功功率由串联转换器在内部产生,并且有功功率由背靠背连接的分流转换器提供。分流变换器通过吸收或产生来自总线的有功功率来控制直流电容器的电压;因此,它作为与系统并行的同步源。与STATCOM类似,分流转换器也可以为总线提供无功补偿。UPFC的组件处理高额定电压和电流;因此,系统的总成本很高。由于常见的直流链路互连,在一个转换器上发生的故障将影响整个系统。为了实现电力系统所需的可靠性,需要旁路电路和冗余备份(备用变压器等),另一方面,这会增加成本。因此,UPFC尚未商业化使用,即使它具有最先进的控制能力。

本论文中提到的分布式功率流控制器(DPFC),它源自UPFC。与UPFC相同,DPFC能够控制所有系统参数。DPFC消除了分流器和串联转换器之间的公共直流链路。分流器和串联转换器之间的有功功率交换是通过三次谐波频率的传输线。DPFC的串联转换器采用分布式FACTS(D-FACTS)概念。与UPFC相比,DPFC具有两个主要优点:1)由于低压隔离和串联转换器的低组件额定值而成本低,2)由于串联转换器的冗余而具有高可靠性。UPFC采用两种方法来提高可靠性并降低成本。

DPFC来自UPFC,并继承了UPFC的控制能力,即同时调整线路阻抗,传输角度和总线电压幅度。消除了用于在UPFC中交换有功功率的并联和串联转换器之间的公共直流链路。现在,该功率通过三次谐波频率的传输线传输。DPFC的串联转换器采用DFACTS概念,该概念使用多个小型单相转换器而不是一个大型转换器。

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