直流电网潮流控制器的配置方法

        项目背景

       基于柔性直流输电的直流电网技术，在大规模分布式可再生能源接入、海洋群岛供电、海上风电场群集中送出、新型城市电网构建等方面，被认为是最有效的技术方案，已成为目前国际电力领域研究的热点。直流输电网络的技术及构建，已经成为未来电网的重要发展方向和组成部分。直流电网是由大量直流端以直流形式互联组成的能量传输系统，国际大电网会议 (CIGRE) 组织对于直流电网的定义是：由多个网状和辐射状联接的变换器组成的直流网络，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，其涵盖了输电、变电、配电等环节，利用先进的直流输电技术，可实现大规模可再生能源发电的接入技术及大容量长距离输送，提高能源利用效率，确保安全、可靠、优质的电力供应。

       直流电网是多端直流输电发展建设到一定程度后的产物，多端直流系统中同一个交流系统可以与多个换流站进行互联，但每个换流站间只有一条输电线;而直流电网中换流站间可拥有多条输电线路，这样可大大提高了供电可靠性。因此直流电网的特征为：具有“网孔”的系统，每个站间有多条传输线路;无需换流器即可实现直流系统间的联系;系统中存在冗余，即换流站间潮流有多条通路，且直流线路的功率只受线路电阻影响;而交流系统潮流控制方法基本不再适用于直流电网线路潮流控制。

       根据电路基本原理可知：如果直流电网中存在一条环路，则其节点电流和线路电流(即线路潮流)的可控制数量为其节点数减1;如果直流电网中的线路数多于节点数减1，就会有多出节点数减1数目的线路上的潮流无法控制。在一定的工况下，如果不可控的线路发生过载而被切除，则有可能使得同一节点上的其他线路过载而相继被切除，进而可导致整个直流电网停运，危及互联交流系统的稳定运行。

      交流系统的潮流控制主要通过柔性交流输电(FACTS)装置来实现的，通常采用改变节点电压、线路阻抗(电抗和电容)、线路压降和相位差等来实现线路功率调节，提高线路的输电能力及避免线路出现过载。而直流电网中电压无相位，且线路阻抗只是线路电阻，只能增加，不能减少，而增加电阻则线路损耗也会增加。另外，通常直流电网中支路数比换流站数量越多，不可控支路数越多，因此直流电网潮流控制器的原理及配置是一个不得不考虑的问题。

      主要创新点

      根据电阻型和电压型直流电网潮流控制器的工作原理及其对直流电网潮流分布的影响，分别以直流电网潮流控制器接入前后，系统潮流分布可能发生变化、系统潮流分布可以运行在安全运行空间、系统潮流分布能够优化为原则，提出直流电网潮流控制器的配置方法，并据此分别构造了三个函数用于直流电网潮流控制器接入位置的判断。

      解决的问题和意义

      本文详细分析了直流电网潮流控制器的工作原理及其对直流电网潮流分布的影响，根据直流电网潮流控制器接入前后，系统潮流的变化及支路载流量的限值要求，提出直流电网潮流控制器的配置原则，并在此基础上分别构造函数用于直流电网潮流控制器接入位置的判断，最后以系统潮流均衡分布为目标对直流电网的潮流分布进行优化。文章还以六端柔性直流电网为例，分别在正常工作和N-1运行状态对其进行系统潮流计算和潮流控制器的配置，通过直流电网潮流控制器接入前后系统潮流的变化对本文所述方法的正确性与有效性进行验证。