[发明专利]一种提高交流母线电压支撑强度的UPFC串并联换流器协调控制策略

说明书

本发明公开了一种提高交流母线电压支撑强度的UPFC串并联换流器协调控制策略，其通过在电网运行过程中监测被控交流母线电压的幅值，当交流母线电压越限时计算反映交流母线电压越线程度的特征信号，并通过交流母线电压协调控制算法自动调节UPFC串联换流器无功潮流指令值和并联换流器无功功率指令值，最大限度的利用UPFC系统级调节能力，将交流电压控制在安全稳定运行范围内。由此可见，本发明为解决特高压接入系统后电网电压支撑问题、最大限度的提高系统动/静态电压支撑能力提供了一种有效的手段。

技术领域

本发明属于电力系统柔性输配电技术领域，具体涉及一种提高交流母线电压支撑强度的UPFC串并联换流器协调控制策略。

背景技术

我国能源资源与负荷的逆向分布特性决定了“西电东送、北电南送”的基本格局；适用于远距离、大容量输电的特高压输电技术，为实现我国资源的合理开发、优化配置、高效利用提供了一种有效的解决措施。然而，特高压输电工程在实现远距离、大容量输电的同时，对电网的安全稳定运行也带来了新的挑战；在建准东-华东特高压直流电压等级±1100KV，单一直流额定馈入功率达12000MW，大规模功率的集中馈入对受端电网潮流控制和电压支撑能力带来了巨大挑战。

统一潮流控制器(Unified PowerFlow Controller，UPFC)作为最新一代的柔性交流输电系统(FlexibleAC Transmission System，FACTS)装置，既能够实现潮流的精确控制，又具有电压调节能力，为解决特高压接入系统后电网潮流控制和电压支撑问题提供了一种综合性的解决手段。UPFC由两个背靠背的电压源换流器构成，两个背靠背的换流器共用直流母线和直流电容，二者都通过换流变压器接入系统，其中并联换流器通过换流变压器以并联形式接入，串联换流器通过换流变压器以串联形式接入，如图1所示，UPFC通常有3个系统级的控制维度，即输电线路有功/无功潮流控制以及并联换流器的无功功率控制。

在利用FACTS装置提高电网电压支撑能力的研究中，通常只考虑并联型的FACTS装置，对于串联型FACTS装置无功调节能力的研究较少；为保证电力系统的安全稳定运行，除了需要动态无功支撑外，还需要配置大量电容器组进行静态无功补偿。传统电网运行中无功潮流的不可控性、无功配置与需求的不均衡将导致电网无功分布不均衡，导致静态无功补偿装置不能得到充分的利用；UPFC的无功潮流控制能力可以精确控制线路无功潮流，对改善系统无功分布不均衡、解决N-1故障后局部区域无功支撑不足的问题提供了一种手段。为了充分利用UPFC的电压调节能力，最大限度的提高系统电压支撑强度，应该同时利用UPFC串、并联换流器的无功电压调节能力，但同时利用UPFC串、并联换流器对交流母线电压进行控制而不考虑二者的协调，将导致UPFC串、并联换流器相互争抢无功控制量，无法确定稳态运行点。

由上述分析可见，如何充分利用UPFC串、并联换流器的无功控制能力、协调UPFC串联与并联换流器无功控制量之间的关系，对最大限度的提高交流母线的电压支撑强度，保证电力系统的安全稳定运行具有十分积极的作用。

发明内容

鉴于上述，本发明提出了一种提高交流母线电压支撑强度的UPFC串并联换流器协调控制策略，当交流母线电压越限时能够自动调节UPFC串联换流器无功潮流指令值和并联换流器无功功率指令值，将交流电压控制在安全稳定运行范围内，最大限度的提高交流母线的电压支撑强度。

一种提高交流母线电压支撑强度的UPFC串并联换流器协调控制策略，包括如下步骤：

(1)计算被控交流母线节点的电压幅值V_ac相对UPFC串联侧换流器无功潮流指令值Q_L^*变化的敏感度A_ac以及相对UPFC并联侧换流器无功功率指令值Q_sh^*变化的敏感度B_ac；