基于直流电压中枢点的多端直流网络潮流控制方法研究

The increase usage of DC power transmission, particularly the application of multi-terminal DC transmission, has resulted in the trend of meshed development in the DC networks within the hybrid AC and DC power systems. The resistance of DC transmission lines is much smaller than the impedance of AC transmission lines. In addition, the distribution of power flow in the DC network has significant difference to that of the AC network. Hence, it is well deserved to investigate effective control methodology of DC power flow. This proposal, considering the multi-terminal DC networks in the hybrid AC and DC power systems, investigates the following aspects: (1) to investigate the interaction mechanism of DC voltage sampling points and the multi-terminal DC network, to propose a selection method and minimum aggregation of the DC voltage sampling points, and to determine the optimal transmission path of the multi-terminal DC network; (2) to investigate the theorem of energy exchange within the common capacitor between the interconnected DC lines, to establish a mathematical model of DC power flow controller, to propose a control strategy of DC power flow and voltage restoration methodology after deviation of the DC voltage sampling point, and to propose an optimization approach for the control parameters; (3) to investigate the theorem of power flow interaction of multiple controllers, to propose a hierarchical coordinated control strategy and a methodology of circulating current suppression within the meshed DC network. The proposed control system structure and control methodology will be justified through digital simulations. .The achievements and outcomes from this project will provide the foundation for the development of radial DC transmission systems into meshed DC networks. The modelling and control for meshed DC transmission systems have significant impact on both theoretical research and practical applications.

直流输电线路的增加，尤其是多端直流输电的应用，使交直流混合电力系统中的直流线路出现了网络化发展趋势。直流线路电阻远小于交流线路阻抗，直流网络的潮流分布也具有不同于交流网络的特点，因此需要研究有效的潮流控制方法。本项目以交直流混合电力系统中的多端直流网络为研究对象，研究内容包括：研究直流电压中枢点与多端直流网络潮流控制间的作用机理，提出直流电压中枢点的选取方法和最小集合，确定多端直流网络的最优路径；研究线间公共电容的能量交换机理，建立直流潮流控制系统数学模型，提出潮流控制策略和中枢点电压偏移后的电压复位控制方法，构建控制参数优化方法；研究多控制器参数间相互影响机制，提出分级协调控制方法和直流网络环流抑制方法；通过数字仿真对所提出的控制系统结构和控制方法进行校验。.本项研究为直流输电系统从辐射形向闭式网络的发展提供一定的理论基础，对网络化直流输电系统的建模与控制具有重要的理论意义和应用价值。

直流输电线路的增加，尤其是多端直流输电的应用，使交直流混合电力系统中的直流线路出现了网络化发展趋势。本项目以交直流混合电力系统中的多端直流网络为研究对象，研究多端直流网络潮流控制自由度及潮流全控机理，揭示直流电压中枢点控制与多端直流网络潮流控制间的作用机理，提出多端直流网络潮流控制自由度及标准型，构建直流电压中枢点的选取方法和最小集合，确定多端直流网络全控充要条件；在此基础上，研究线间公共电容的能量交换机理及直流潮流控制系统(CFC)电容电压选取原则，建立CFC数学模型，提出基于确切潮流控制裕度的电容电压选择方法，对CFC安装容量的经济性指标及电网安全性指标进行综合评估，提出一种CFC多目标优化定容策略；针对CFC拓扑结构、工作原理及外特性，提出基于直流线路潮流性能指标和换流站直流输出电压性能指标的综合安全指标，用于进行系统运行状态评估，根据系统运行状态评估结果，结合CFC选址原则，提出CFC两阶段分步选址方案；研究多控制器参数间的相互影响机制，分析CFC参数间相互影响及网络稳定性，构建CFC小信号模型，分析控制系统时域及频域稳定性及性能优化方法，提出参数优化方案；分析CFC不同自身故障对直流线路电流控制性能的影响，提出一种简化拓扑结构，针对含多线路CFC的多端环网发生不同位置非瞬时断路故障下的故障特征进行研究，提出在各种线路故障下控制策略的切换方法。通过数字仿真对所提出的控制系统结构和控制方法进行校验。本项研究为直流输电系统从辐射拓扑向环状网络的发展提供理论基础，对网络化直流输电系统的建模、控制及稳定性分析具有重要的理论意义和应用价值。