分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，利用分布式潮流控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量，計(jì)算串聯(lián)部分所需變流器單元的最低數(shù)量；將串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量設(shè)定為最低數(shù)量加1個(gè)，形成冗余系統(tǒng)；逐步增加變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量，利用串聯(lián)部分單個(gè)變流器單元的故障率，使用可靠度模型得到串聯(lián)部分整體的可靠性曲線，比對(duì)輸電設(shè)備可靠壽命，判斷串聯(lián)部分整體的冗余設(shè)計(jì)是否合理，從而確定串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量。
【專利說明】分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性交流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]統(tǒng)一潮流控制器(Unified power flow controller, UPFC)到目前為止，是功能最為強(qiáng)大的潮流控制裝置之一，它通過對(duì)電力系統(tǒng)的線路阻抗、電壓相角和電壓幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)可同時(shí)或獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)母線電壓、線路有功功率潮流、無功功率潮流和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制。
[0003]在UPFC的研究背景下，一種分布式潮流控制器(DPFC)的概念應(yīng)運(yùn)而生，它去掉了UPFC中背靠背的兩個(gè)變流器的直流耦合電容，引入DSSC概念將串聯(lián)部分的變流器分布化，通過在輸電線路上加載3次諧波頻率電流來實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)側(cè)變流器間的有功功率交換。DPFC與UPFC的控制能力相似，由于采用模塊化以及分布式的設(shè)計(jì)，DPFC串聯(lián)部分變流器每個(gè)單元的電壓等級(jí)和制造成本大大降低。數(shù)量眾多的串聯(lián)部分單元可以起到冗余與備份的作用。
[0004]使用冗余部件結(jié)構(gòu)的裝置可以使用可靠度模型描述。可靠度模型描述的系統(tǒng)由η個(gè)模塊組成，當(dāng)系統(tǒng)中k個(gè)模塊或者k個(gè)以上能夠工作正常時(shí)，系統(tǒng)工作正常，當(dāng)系統(tǒng)中少于k個(gè)模塊正常工作時(shí)，系統(tǒng)故障。結(jié)合可靠度模型計(jì)算裝置可靠壽命可以確定合適的冗余數(shù)量，從而降低系統(tǒng)的整體成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，能夠合理選取串聯(lián)部分變流器單元的冗余數(shù)量。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:它包括以下步驟:
[0008]步驟一、利用分布式潮流控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量以及串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)容量，計(jì)算串聯(lián)部分所需變流器單元的最低數(shù)量；
[0009]步驟二、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析得到串聯(lián)部分單個(gè)變流器單元的故障率；
[0010]步驟三、將串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量設(shè)定為最低數(shù)量加I個(gè)，串聯(lián)部分成為冗余系統(tǒng)，由可靠度模型得到串聯(lián)部分的整體的可靠性R隨時(shí)間t變化的函數(shù)，繪制出冗余系統(tǒng)的可靠性曲線；
[0011]步驟四、利用繪制的可靠性曲線，判斷分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分整體可靠性R等于指定值P所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)是否大于所在線路輸電設(shè)備的可靠壽命，并且大于分布式潮流控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命，如果是則跳轉(zhuǎn)到步驟六，否則進(jìn)行步驟五；[0012]步驟五、將串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量再增加I個(gè)，重新繪制出冗余系統(tǒng)的可靠性曲線；若設(shè)計(jì)數(shù)量超過數(shù)量上限，則進(jìn)行步驟六，否則進(jìn)行步驟四。
[0013]步驟六、輸出考慮冗余的串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量。
[0014]按上述方案，所述的步驟一依據(jù)分布式潮流控制系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)需要在串聯(lián)部分和并聯(lián)部分之間傳輸?shù)挠泄β嗜萘?，除以串?lián)部分單個(gè)變流器單元的最大可控有功功率，得到滿足控制能力所需變流器單元的最低數(shù)量。
[0015]按上述方案，所述的步驟二將串聯(lián)部分變流器單元的故障率視為常數(shù)λ，該常數(shù)由變流器單元的制造者根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供，單個(gè)變流器單元的可靠度函數(shù)為R(t)=e_At，e為自然對(duì)數(shù)的底。
[0016]按上述方案，當(dāng)串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量為Ni時(shí)，由可靠度模型得到串聯(lián)部分的整體的可靠性R隨時(shí)間t變化的函數(shù)為:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:它包括以下步驟: 步驟一、利用分布式潮流控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量以及串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)容量，計(jì)算串聯(lián)部分所需變流器單元的最低數(shù)量； 步驟二、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析得到串聯(lián)部分單個(gè)變流器單元的故障率； 步驟三、將串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量設(shè)定為最低數(shù)量加I個(gè)，串聯(lián)部分成為冗余系統(tǒng)，由可靠度模型得到串聯(lián)部分的整體的可靠性R隨時(shí)間t變化的函數(shù)，繪制出冗余系統(tǒng)的可靠性曲線； 步驟四、利用繪制的可靠性曲線，判斷分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分整體可靠性R等于指定值P所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)是否大于所在線路輸電設(shè)備的可靠壽命，并且大于分布式潮流控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命，如果是則跳轉(zhuǎn)到步驟六，否則進(jìn)行步驟五； 步驟五、將串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量再增加I個(gè)，重新繪制出冗余系統(tǒng)的可靠性曲線；若設(shè)計(jì)數(shù)量超過數(shù)量上限，則進(jìn)行步驟六，否則進(jìn)行步驟四。 步驟六、輸出考慮冗余的串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的步驟一依據(jù)分布式潮流控制系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)需要在串聯(lián)部分和并聯(lián)部分之間傳輸?shù)挠泄β嗜萘?，除以串?lián)部分單個(gè)變流器單元的最大可控有功功率，得到滿足控制能力所需變流器單元的最低數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的步驟二將串聯(lián)部分變流器單元的故障率視為常數(shù)λ，該常數(shù)由變流器單元的制造者根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供，單個(gè)變流器單元的可靠度函數(shù)為R(t)=e_At，e為自然對(duì)數(shù)的底。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:當(dāng)串聯(lián)部分變流器單元的設(shè)計(jì)數(shù)量為Ni時(shí)，由可靠度模型得到串聯(lián)部分的整體的可靠性R隨時(shí)間t變化的函數(shù)為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的分布式潮流控制器系統(tǒng)串聯(lián)部分?jǐn)?shù)量冗余設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的步驟四中所在線路輸電設(shè)備的可靠壽命為:
MTTF=1/λ p, 式中λρ為統(tǒng)計(jì)得到的所在線路輸電設(shè)備平均故障率。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103715689SQ201410021201
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】唐愛紅, 閃世民, 皮雅敏, 盧俊 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)