张书鑫, 李彬彬, 毛舒凯, 王 卫, 徐殿国

(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江省哈尔滨市 150001)

0 引言

随着环境污染以及传统化石能源紧缺等问题的日益严重,清洁的可再生能源开发和利用越来越受到人们的重视。然而,常见的可再生能源,例如风能和太阳能等,具有较强的间歇性和随机性,这使得传统电网在接纳可再生能源时受到诸多限制。基于电压源换流器(voltage source converter,VSC)的多端柔性直流输电技术和直流电网技术是解决大规模可再生能源接纳问题的有效技术手段[1-2]。目前,国际上关于具体的直流电网的定义还没有达成一致,但可以确定的是,直流电网是在多端直流输电系统的基础上,形成具有“网孔”的、冗余度和可靠性较高的系统[3-4]。

然而,对于含有n个换流站的直流系统,系统的控制自由度为n-1。如果支路数超过n-1,那么将无法通过控制换流站来实现线路潮流的独立控制。在含有“网孔”的直流系统中,支路数必然要超过n-1。在这种情况下,系统很容易发生潮流分布不合理的情况,严重时甚至危害系统的可靠运行。例如某些线路可能严重过载而跳闸,从而其原本输送的功率将转移到其他线路,导致其他线路也存在过载的可能进而相继跳闸。如不能及时做出调整,可能造成大范围停电。

因此,为了改善直流潮流的分布,需要引入额外的直流潮流控制设备,即直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)。由于直流电网中不存在交流电网中的电抗、相角和无功功率等物理量,因此对于直流潮流的控制只能通过改变线路电阻或是改变直流电压来实现。……