含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制

苗一丹,刘天琪,王顺亮,彭一乔

(四川大学电气信息学院,四川省成都市610065

)摘要:含柔性直流电网的交直流混联系统中换流站功率参考值和下垂系数分别决定了换流站功率分配以及直流电压与直流功率间的斜率控制关系,进而决定了整个交直流混联系统的潮流分布,因此功率参考值和下垂系数的选取至关重要三为此,提出一种含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制策略,对功率参考值和下垂系数进行优化,以实现系统网络损耗和直流电压偏差率综合最小的目标三首先,针对含柔性直流电网的交直流混联系统建立了换流站模型二交流系统模型和直流电网模型,并建立了直流电网在主从运行方式或下垂运行方式下的控制方程统一表达式三然后,基于含柔性直流电网的交直流混联系统最优潮流,在线自适应修正换流站功率参考值和下垂系数三最后,对不同运行方式下含五端柔性直流电网的修正I E E E39和I E E E118节点交直流混联系统进行计算分析,其结果验证了所述方法的有效性三关键词:电压源换流器;直流电网;交直流混联系统;下垂系数;最优潮流

收稿日期:2017-01-24;修回日期:2017-04-13三上网日期:2017-05-15三

国家电网公司科技项目(S G R I Z L K J [2015]457

)三0一引言

随着功率半导体技术的进步,基于电压源换流器的高压直流输电(V S C -H V D C )

技术在海上风电场等新能源并网领域得到快速的发展[

1-4

]三模块化多电平换流器(MM C )应用新型电压源换流器(V S C )

结构,采用模块化设计,适用于高电压大功率能量转换的多端柔性直流输电场景,使得柔性直流输电技术的灵活性和可靠性得到充分发挥,具有广

泛的应用前景和研究意义[

5-8]

三柔性直流电网的控制策略相对于高压直流输电

具有更高的灵活性和复杂性,主要分为主从控制二电

压偏差控制和下垂控制[

9-12]

三这些控制策略要求各控制变量,比如功率二电压等,尽可能跟踪其参考值,参考值的选取影响整个系统的潮流分布三目前各参

考值或下垂系数的选取主要依据经验或换流站容量大小,并且在系统整个运行过程中保持固定值,没能很好地发挥直流电网的调节作用,也没考虑对含柔性直流电网的交直流混联系统(以下简称交直流混联系统)潮流分布的优化作用三

虽然国内外对这类交直流混联系统的最优潮流(O P F )

已有一定研究,但是较少有文献考虑直流电网功率参考值的优化作用,同时目前尚未有文献涉

及含下垂控制的交直流混联系统潮流优化三文

献[13

]通过修正非定直流电压节点的功率参考值,有效减小了下垂控制节点功率实际值与参考值的偏差,改善了系统潮流分布三文献[14]

提出了两端V S C -HV D C 的最优潮流模型,文献[15]在文献[14

]的基础上提出了含多端柔性直流的电力系统最优潮流,但这两篇文献在优化过程中都保持直流换流站参考值不变,直流系统实质上并未参与优化过程,且文献中只考虑了多端柔性直流,并未涉及柔性直流

电网三文献[16

]采用潮流算法优化计算下垂系数,但只考虑了直流系统,并未考虑交流系统潮流优化三

根据上述问题,提出一种交直流混联系统潮流优化控制策略三首先,建立交直流混联系统模型,推导了换流站在主从运行方式和下垂运行方式下的控制方程统一表达式;然后,提出一种考虑交直流混联系统潮流优化,在线自适应修正换流站功率参考值和下垂系数的控制策略,以实现系统网络损耗和直流电压偏差率综合最小的优化目标;最后,采用含五端直流电网的修正I E E E39和I E E E118节点交直流混联系统进行计算分析,验证了该策略有效性三

1一交直流混联系统模型

交直流混联系统模型主要包括交流系统模型二直流电网模型和换流站模型三交流系统和直流电网的互联主要通过MM C 来实现,所以交流系统模型中包含两种节点类型,分别为与MM C 直接相连的交流节点和非直接相连的交流节点三直流电网模型

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D O I :10.7500/A

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万方数据