含直流潮流控制器的交直流混合系统潮流优化与控制研究

摘要

随着柔性高压直流输电技术的不断完善，直流电网以其灵活可控，适应性强等特点得到了迅速地发展。对含有多个环网的直流电网而言，仅依靠换流站无法实现潮流的有效调控，潮流控制自由度不足，而直流潮流控制器（DC Power Flow Controller，DCPFC）是直流电网潮流分析与控制领域的研究热点，能够实现潮流的合理分布。同时，随着电力系统规模的不断扩大，最优潮流因其能将电力系统对于经济性和安全性的要求完美地统一起来，具有指导系统进行优化调度的决策功能而受到了广泛的重视。 本文首先介绍了不同类型的直流潮流控制器并分类，对其外特性进行等效，建立了直流潮流控制器的稳态潮流计算模型，采用基于等效注入功率法的直流电网潮流求解方法，通过将潮流控制器的影响加入到潮流计算中，实现了加装潮流控制器的直流电网潮流计算。以一个五端直流电网为例验证所提方法的有效性和正确性。 其次，基于交直流系统电路模型，构建了考虑系统经济性和安全性的含潮流控制器的交直流混合系统多目标最优潮流模型，提出基于内点法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II，NSGA-II）相结合的交替求解方法，将多目标优化问题分解为两个子问题求解，得到帕累托最优解集。 最后，在考虑换流站主从控制、电压偏差控制及电压下垂控制的运行方式和优缺点的基础上，提出了基于最优潮流的广义下垂控制方式。针对换流站无法完全调控系统潮流的问题，提出了换流站和直流潮流控制器的协调控制策略，构建基于最优潮流的系统控制架构，在MATLAB仿真软件上以舟山五端直流电网为例，对所提控制策略进行验证。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 直流电网国内外研究现状

1.2.1 直流电网潮流计算与控制研究现状

1.2.2 含DCPFC的潮流计算与安装位置研究现状

1.3 最优潮流国内外研究现状

1.3.1 交流电网最优潮流研究现状

1.3.2 交直流电网最优潮流研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 直流潮流控制器对直流电网潮流分布的影响

2.1 直流电网DCPFC的分类

2.2 直流电网DCPFC的等效外特性

2.3含DCPFC的直流电网数学模型及潮流计算方法

2.4 DCPFC对直流电网潮流分布的影响

2.5 本章小结

第3章 含DCPFC的交直流混合系统多目标潮流优化

3.1 含DCPFC的交直流混合系统多目标最优潮流模型的建立

3.1.1 交直流混合系统电路模型

3.1.2 最优潮流数学模型

3.1.3 目标函数

3.1.4 约束条件

3.2 模型求解过程

3.2.1 模型求解整体框架

3.2.2 基于内点法和NSGA-2算法的多目标优化

3.3 最优潮流算例分析

3.4 本章小结

第4章 基于最优潮流的DCPFC和换流站的协调控制

4.1 换流站的控制策略

4.1.1 主从控制

4.1.2 电压偏差控制

4.1.3 电压下垂控制

4.1.4 广义下垂控制

4.2 DCPFC的控制策略

4.3 基于最优潮流的系统协调控制策略

4.4 算例及仿真分析

4.4.1 含有DCPFC的五端电网算例分析

4.4.2 不同控制策略情况下仿真结果对比

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢