一种分布式潮流控制方法及其关键实现技术的研究

将用于统一潮流控制器串并联变流器间有功功率交换的公用直流电容去掉，在串联侧采用分布式串联补偿技术，使用3次谐波通过输电线路取代被去掉的公用直流电容实现串并联变流器间有功功率的交换，构成一种分布式潮流控制方法。该分布式潮流控制装置不仅具有统一潮流控制器的所有功能，串并联变流器的彼此独立及串联侧多个变流器的使用，提高了装置的可靠性、降低了装置的成本。为保证该潮流控制装置性能的充分发挥，本项目将以切换PCH鲁棒控制为基础，探索协调各功率开关电路控制的、协调基波功率及3次谐波功率在各变流器之间、变流器与系统间有序交换的分布式潮流控制方法；以多目标规划为工具，研究在满足各项潮流控制目标时，使3次谐波有功功率流动造成的线路损耗最小的优化方法。通过数字仿真和动模实验优化该潮流控制装置的重要参数。

分布式潮流控制装置（DPFC, distributed power flow controller）DPFC由统一潮流控制器（Unified power flow controller，UPFC）演变而来。与UPFC一样，DPFC不仅能独立分别而且能同时对电力系统的电抗、电压、功率等结构参数和运行参数进行调节，DPFC串、并联侧补偿器采用小容量低价格的电力电子器件，方便批量生产，制造成本低、制造周期短；具有便于拆卸和异地重装的优势，可以根据电力增长逐年分批建设，减少占地面积；DPFC还解决了UPFC集中布置失效性问题，并具有快速恢复（自愈）能力。开展DPFC在输电网柔性交流潮流控制中的应用，可充分提高电网控制主动性、灵活性和可靠性，有效改善电网特性，提升电网输电能力和运行经济性。.根据傅里叶分析原理，不同频率下的有功功率彼此独立，某个频率下的电压或电流对其它频率下的有功功率没有影响，本项目利用3次谐波通过输电线路实现DPFC串并联变流器直流侧有功功率交换。.本项目详细分析了单相变流器Park变换原理，结合分布式潮流控制器的工作原理，建立了考虑直流电容充放电动态特性的数学模型；计及开关切换特性，建立了分布式潮流控制器开关动态模型；根据分布式潮流控制器的有功功率潮流、无功功率潮流及电压调节特性，建立了系统外部特性等效模型。.本项目将分布式潮流控制器的控制系统分为中央控制和串并联控制三部分。中央控制负责将系统采集的潮流和电压信息进行综合，分别发送给串并联侧控制器；串并联侧变流器根据中央控制模块的指令，对串并联变流器发出控制脉冲。.基于PSCAD/EMTDC软件，仿真分析了该分布式潮流控制器的静动态特性，验证了本项目提出的DPFC数学模型和控制策略的有效性。.本项目研究了基于遗传算法的多目标控制方法，编写了相关的程序；将量子遗传算法应用于分布式潮流控制器并联侧的直流电容电压控制器设计，仿真验证了该算法所设计的控制器的有效性；研究了基于量子遗传算法的分布式潮流控制器的多目标参数优化，仿真验证了该优化算法的有效性。.采用统计学的方法，对DPFC的可靠性进行了定量的分析，借助冗余设计思想设计的k/n(G)系统可靠度模型，作出了DPFC的可靠度曲线；利用可靠寿命指数提出了满足系统潮流调节要高于变压器。.设计研制了并联侧变换器的实验平台，验证了并联侧变换器装置级控制的有效性。