基于电子电力变压器的最优潮流控制

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1、华中科技大学硕士学位论文都存在着一定的不足。HVDC的主要缺点是：换流站变换器需要吸收大量的无功；换流站变换器换相失败时，对系统冲击严重；单极大地方式运行时，地电流对其它交流电网以及附近的地下设施产生不良影响。FACTS装置中，TCSC和SATATCOM功能较为单一，而UPFC还处于理论研究阶段。因此，探索新方法解决大电网的安全经济运行问题具有重要的科学意义。近年来，国内外学者开始广泛关注电子电力变压器（ElectronicPowerTransformer，EPT）。EPT作为一种新型智能变压器，它不仅可以实现传统电力变压器变压、

2、隔离等基本功能，还可以实现类似于FACTS装置的电能调控作用。因此，尽管它也是基于电力电子变换技术实现，却不同于常规的FACTS装置。相比于常规的FACTS装置，EPT可以提供更强的控制能力和更灵活的控制方式。目前，国内外对电力电子变压器的研究主要集中在其实现方案、拓扑结构设计以及试验样机的制作上，对其在电力系统的应用效果的研究还较少。本文基于电子电力变压器能够实时控制其原、副方的电压幅值和相角，从而实现灵活控制变压器原、副方的电压、电流和潮流的特点，研究电子电力变压器在电力系统潮流优化和潮流转移控制方面的效果，对其今后的实际应用

3、具有十分重要的意义。本文的研究为提高系统的可靠性、改善电能质量和优化电网潮流分布等提供了新的解决办法。1.2潮流优化研究现状最优潮流（OptimalPowerFlow,OPF）是20世纪60年代法国学者Carpentier提[5]出的。最优潮流常用的目标函数是系统发电费用最小和有功网损最小。1968年最优潮流的简化梯度法的成功改进，显示了OPF巨大的发展和应用前景。最优潮流在数学上是一个大型的多约束非线性规划问题。电力系统有功和无功仅有弱的耦合关系，可以采用解耦把潮流优化问题分解为有功OPF和无功OPF。根据优化目标、控制变量和约

4、束条件的不同，最优潮流可以划分为三种：有功和无功综合OPF、有功OPF、无功OPF。无功优化潮流以有功网损最小为目标函数，将各电源有功出力固定，控制变量为无功电源出力和可调变压器变比，寻求同时满足潮流方程和2华中科技大学硕士学位论文安全约束的最优潮流分布。有功优化潮流一般以系统运行成本最小为目标函数，优化控制各发电机组的有功出力。有功和无功综合最优潮流包括有功无功的综合优化和有功无功的交替优化两种数学模型。电网最优潮流问题得到了长时间的深入研究，目前潮流的数学模型已经比较成熟。较早的最优潮流算法主要是规划类算法。近些年研究较多的有

5、内点法和人工智能法。随着计算机和人工智能技术的发展，不断有新的人工智能算法出现，人们对最优潮流的研究主要也集中在算法的改进和应用上。在控制手段方面的研究较少。调节电网无功的方法主要是改变OLTC的分接头和投切电容器。OLTC和电容器的投切都是机械的，有次数限制；当负荷变动频繁时，容易引起OLTC和电容器的误动作。只有在系统无功充足时，OLTC才能有效调节电压；无功不足时，OLTC的调节不能有效提高其副方的电压从而造成OLTC反复动作，这是造成世界上几次大停电[9]事故的主要原因。1.3电子电力变压器特点及研究现状大功率电力电子技术

6、的发展为EPT的发展和实现提供了可能。EPT不仅可以作为传统变压器使用，还可以灵活控制支路潮流、改善电压质量。文献[8]、[9]等讨论了EPT在电力系统中的应用，证明了EPT在电力系统中的可行性和有效性。EPT能够进行潮流优化，是因为它具有以下三个优势：（1）发出和吸收无功功率。EPT充当无功源发出无功功率时，可以就近满足负荷无功功率的需求，减少网络中无功功率的传输，降低无功功率长距离输送产生的有功损耗，同时减少了无功补偿设备的投入；作为无功负荷吸收无功，防止由于无功倒送引起的电网污染。（2）调节流过该支路的有功功率。协调控制电力

7、系统中流过各台EPT的有功功率，可以改善系统的潮流分布，使潮流分布更合理，提高系统运行的稳定性和经济性。（3）考虑到负荷的频繁变化和波动，根据负荷的变化EPT能及时调整原副方的有功功率和无功功率，不受动作次数的限制。目前，对电子电力变压器的研究主要侧重于其实现方案上，并且在EPT的电路拓扑结构、波形控制方法等方面取得了显著的进展。电子电力变压器在电力系统中的应3华中科技大学硕士学位论文用性研究也逐步展开，但都还处于起步阶段。文献[10]-[26]主要都是研究EPT的拓扑结构和内部控制策略及实验样机的制作；文献[27,28,29]研

8、究EPT在输电系统中的应用，结果表明电子电力变压器能显著提高输电系统的稳定性。文献[30]研究含EPT的配电网无功优化。文献[31]研究EPT在配电系统应用，建立了比较完整的EPT的数学模型，首次系统研究了电子电力变压器的并联运行问题。文献[32]