[发明专利]统一潮流控制器可靠性建模及其接入电网可靠性评估方法

说明书

一种统一潮流控制器可靠性建模及其接入电网可靠性评估方法，该方法从UPFC物理结构出发，分析了构成元件的功能特点及其逻辑关系，通过将UPFC分解为5个子系统，并建立各子系统的可靠性模型，最终采用串并联分析方法得到UPFC装置的可靠性模型及可靠性参数。在此基础之上，分析了UPFC接入后对电网母线电压及线路潮流影响，计算消除电压越限切负荷及线路潮流越限切负荷大小，提出了考虑UPFC的电网可靠性评估方法。本发明可应用于电网规划及运行阶段，对分析新型设备对电网可靠性的影响，继而指导电网的后期升级改造，具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电力系统中统一潮流控制器可靠性建模及其接入电网可靠性评估方法，属电力系统可靠性评估领域。

背景技术

伴随着电力需求的持续增长，电力传输线路的负载越来越大，加之电源与负荷中心分布不均衡，需要配合远距离、特高压输电。由此产生的电压波动、“功率倒流”、“功率绕送”等问题影响到电网的安全稳定运行。如何保证大电网的安全稳定运行以及相关的电气装置研究成为电力行业的研究重点。

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)作为潮流调节能力最强的一种混合型柔性交流输电系统(Flexible Alternative Current TransmissionSystems，FACTS)装置，得到广泛关注。UPFC利用电力电子开关原理实现串联在线路中的电压源，起到线路参数补偿、独立无功补偿和线路潮流控制的作用，具有优越的潮流控制性能，能对潮流的变化进行快速的动态响应。是众多潮流控制方法中最有效的一种，可通过改变和补偿电压幅值、功角和线路阻抗等参数来进行控制。然而，UPFC结构复杂，包含了串、并联变压器，电压源换流器(Voltage Sourced Converter，VSC)或模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)，直流线路，直流电容器等极设备，以及控制、保护系统等环节，针对UPFC的可靠性详细建模工作尚未开展，因此，目前对于包含UPFC的电网可靠性影响研究较少。

因此，为更有效地评估UPFC对电网可靠性的影响，继而指导后续的电网升级改造，需要对UPFC工作机理进行深入分析，通过构成元件及元件间的逻辑关系分析建立适应电网评估需要的UPFC精细化可靠性模型；并在此基础之上，分析UPFC接入后对电网电压、线路潮流的调节能力，研究符合其控制特点的切负荷策略，评估UPFC接入对电网可靠性的影响至关重要。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种统一潮流控制器可靠性建模方法，并在此基础之上，提供包含UPFC的电网可靠性评估方法，从而定性、定量评估UPFC接入对电网可靠性的影响，进而指导电网后期的升级改造。

本发明的技术方案如下：

一种统一潮流控制器可靠性建模方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)根据统一潮流控制器构成元件的功能特点，将统一潮流控制器划分为五个子系统，即变压器子系统、换流桥子系统、极设备子系统、直流线路子系统和控制及保护子系统；

2)在各子系统内，根据其实现的既定功能，确定各子系统内构成元件间的逻辑关系，并建立各子系统的可靠性故障模型；

3)根据各子系统间的逻辑关系及元件的串联关系，用串联等值公式求得统一潮流控制器的两状态模型和对应的可靠性参数：