《基于柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略》
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摘 要：本文对于柔性环网控制器概念、应用原理简要介绍,并分析了电磁环网潮流的分布特点,对其产生功率环流的原因深度分析,提出运用柔性环网控制器之后,合理给出系统指令的方式,以期对潮流分布状态加以改善,提高电网运行效率.
关键词：电磁环网;柔性环网控制器;潮流;优化控制
引言：
电磁环网和电网建设存在紧密该关联.电网建设期间,需要将电磁环网问题加以解决,同时,还需从长远角度对电网展开规划,结合输配电结构,保证其合理性.柔性环网控制器（下文简称FLNC）的应用,能够提高电网运行的智能化,调节无功功率,维持电网稳定性等,可依托此技术建立电磁环网的潮流控制策略.
一 柔性环网控制器相关介绍
(一)概念介绍
FLNC主要将柔性的直流电作为基础,依托电磁环网内的柔性换流站,将不同电压等级进行连接,从而组成电磁环网,并且能够分区运行.图1为FLNC的应用图示：
按照上述方式,利用FLNC对城市电网进行分区控制,能够迅速完成FLNC输出功率调节,进而对电网潮流的分布进行调控,为区域提供无功动态化支持,将重点节点位置电压稳定.若电磁环网线存在故障,可借助FLNC迅速闭锁换流器或者对交换功率大小进行调节,防止故障之后负荷转移[1].
(二)基本原理
FLNC是基于柔性直流输电这一技术,并使用换流阀、换流变压器等组合而成双端FLNC结构,换流器以背对背方式连接,结构示意图如图2所示：
FLNC母线电压属于对称正弦波,电气结构对称,环流电抗值0.1～0.2.如果其工况稳定,可使用等效电抗代替桥臂电抗器与换流变压器,控制原理如图3所示：
二 柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略
(一)电磁环网的潮流分布
在电网运行环节,因电磁环网大量存在,如果线路或者变压器参数配置不合理,就会导致系统内部产生功率环流,大多为无功环流,可增加电网损耗,不利于其经济运行.系统当中,产生有功损耗主要原因为线路电阻产生的无功以及有功功率损耗.计算公式如下：
现实当中,主要关注有功损耗,根本原因为电网传输的是有功功率,无功功率在平衡过程,多数选取就地补偿,因此线路当中无功功率传输较少,可忽略不计.但是,在电磁环网当中,还存在无功功率的环流,此时其产生无功损耗难以忽略,共有两部分,其中之一为无功功率流动产生,这时有功损耗和无功环流平方之间成正比.
通过上述分析,可以看出,电磁换网当中产生无功环流能够增加系统损耗,对系统输电性能造成影响,运行经济性不足.对此,可对变压器进行过调节,串联特殊补偿设备,提升电力环网运行经济性.但是这种做法可能影响电网调度安全.利用FLNC能够按照潮流的分布状态,对其分布情况自动化调整,满足电网运行经济、安全需求,提高自动化运行水平.
(二)系统的潮流计算
系统运行时,FLNC与系统的连接图示如4所示：
实践应用环节,FLNC的控制目标如下：①交流系统的端口处电压us,②直流网络的电压udc,③换流站流入功率Ps与Qs.在潮流计算环节,需要从每个换流器当中选择两个变量,使用下列组合方式：第一,确定Ps、Qs控制;第二,确定Qs与ud控制;第三,确定Ps、us控制;第四,确定该us,ud控制.按照上述控制方式,在FLNC的运用之下,常使用第一种和第二种控制方式组合;第一种和第四种控制方式组合;第二种和第三种控制方式组合;第三种和第四种控制方式组合.
FLNC控制变量为控制换流阀的输出电压以及有关物理量,包括 ,m与udc,因此,求解交流系统环节,可将FLNC换流阀视为恒定电流源、电压源等,按照FLNC控制方式以及系统指令确认母线参数、类型等.求解FLNC直流系统过程,可将交流母线电压（Us）、无功功率（Qs）、有功功率（Ps）等当作已知量,并利用迭代法求解出FLNC直流系统控制变量.由于交流、直流两系统间计算解耦,所以利用交直流求解对混合系统展开潮流计算高度可行.
(三)有功损耗潮流计算
电磁环网当中含有FLNC时,可对有功、无功等功率传输进行过控制.因此,如果FLNC系统当中给出指令不合理,就难以对潮流分布加以改善,同时,还可能给增加系统当中循环功率.反之,正确的控制指令,能够顺利经过FLNC两端,利用注入功率实现对系统当中功率环流加以改善,并且能够稳定电压,增加输送容量等.电磁环网发生有功损耗原因为其在线路当中传输有功、无功等功率,从而产生损耗.
因此,在电磁环网当中,运用FLNC,可实现对换流站交换有功功率以及换流器的交流侧电压,降低无功环流,最终归降低有功损耗.在运用FLNC系统当中,FLNC损耗包括交流变压器、直流电抗器、直流输电线和辅助设备等.在交流系统当中,有功损耗是交流变压器、线路等发生的损耗.而FLNC是背靠背方式连接,因此可将直流线路损耗忽略,直流系统损耗和传输功率之间为非线性关系.可使用关系式 表示.给定FLNC,计算其损耗,可利用其和元件之间函数关系完成,按照计算要求,有功损耗为定额容量1.0～3.6%时,可忽略.在交流系统当中最优潮流计算时,需要将PV节点发电机电压（Upv）、无功补偿点容量（Qc）和变压器调节档数（Tk）等考虑其中.由于FLNC能够控制支路的传输功率.因此,FLNC在控制有功功率以及交流电压环节,还需引入换流站出口位置电压和换流器当中注入的有功功率等变量.使用此计算方式,能够减少有功网的损耗,在潮流计算之后,可对FLNC提出合理指令,完成对系统潮流最优化控制[2].
结束语：
总之,从FLNC使用原理角度分析,能够得出对FLNC传输功率产生影响的因素,确定其接线方式.利用FLNC能够完成交流器节点间功率交换,对有功、无功功率之間展开独立解耦,并利用迭代法计算潮流模型,分析控制指令,进而获得最低有功功率损耗条件下的控制指令,完成最优化的潮流计算.
参考文献
[1]张艳军,周季,高凯等.柔性环网控制器原理及紧凑化研究[J].智能电网,2017,（5）：434-441.
[2]刘博文,于雷.基于模块化多电平直流输电技术的电磁环网潮流优化控制[J].电气开关,2017,（2）：70-73,76.
作者简介：高宇1996年5月,女,辽宁省朝阳市,大学本科,研究方向：电力系统自动化及智能电器.
概括总结：本文是关于环网方面的论文题目可用作相关论文提纲和优化策略文献综述的参考文献.
优化策略引用文献:
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