基于电网互联的IPC参数选取问题研究刘修宽¹，刘彦²，李娟¹，曲祖义¹，纪延超¹，柳焯¹（1．哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001；
2.哈尔滨市铁路局中等职称技术学校,黑龙江哈尔滨15000）
摘要：该文运用向量分析的方法解析了电网等值参数和相间功率控制器相关参数之间的关系。.对控方主导系数K值进行计算分析，提出了控方主导与运行制约协调选取参数的原则和步骤。以IPC240电路模型为载体，东北电网为控方电网，华北电网为受控方电网，假设在东北-华北联络线绥中端口处装设相间功率控制器(IPC)。东北电网以绥中为等值端口，华北电网以姜家营为等值端口，运用戴维南等值对两侧电网进行处理。探讨了东北、华北电网互联IPC参数优化问题，并给出了IPC参数的取值范围。
关键词：灵活交流输电技术；电网互联；相间功率控制器（IPC）；控方主导系数；IPC参数优选
1引言
随着科学技术和国民经济的迅速发展，现代社会对电能的需求日益增长，促使电力系统的规模不断扩大。这不仅要求系统装机容量的增加，而且要求各局部电网之间互联，形成大型的互联电力系统，以保证电网安全、稳定、经济运行。大电网互联是电网发展的趋势，也是国家电力主管部门的目标之一。然而互联电网也存在许多复杂的问题，如稳定事故的扩大、低频振荡、频率、联络线和无功电压的控制等，都是较为突出的问题。相间功率控制器(IPC)作为一种新型的FACTS装置与TCPST和SSSC一起被IEEE/PES评为当前适于开发应用的3种控制器^[1,2]。IPC在限制事故电流，缩小故障范围和潮流控制鲁棒性等方面具有良好的特点^[3,4]。
本文以华北-东北联网工程为背景，假设在绥中-姜家营500kV联络线降压接入IPC对东北华北电网联络线上的潮流进行控制，重点研究了在两侧电网相位相对滑移的情况下IPC的参数选择问题。2电网互联等值
图1中，带相间功率控制器联络线两侧的电网均由其等效电源表示，左侧为送方电网，右侧为受方电网。送方电网通过A,B,C3点与相间功率控制器相连接，相间功率控制器通过C¢,A¢,B¢3点过联络线与受方电网相连接。其中，E_A为控方三相电源的电动势，E_a为受方等值三相电源的电动势，F_T和F_R分别为联络线阻抗和对侧电网等值三相电源内阻抗与控方侧电网等值三相电源内阻抗Z_S的比值，F_L和F_C分别为电抗器阻抗和电容器阻抗与控方侧电网等值三相电源内阻抗Z_S的比值。

送端等值三相电源A相出口电压为

与A''联结的电容器两端的电压为

以上分别列出了送端、受端等效网络的端口电压、电流、功率以及相间功率控制器电抗、电容两端的电压，这些公式不仅对IPC的运行和调控很有益处，而且有助于IPC的设计及其参数的选取。
3IPC参数选取的原则和步骤
在互联电力系统的联络线上装设相间功率控制器，是希望取得事故隔离和潮流鲁棒控制的优良效果。‘控方主导’和‘高阻效应’是实现带相间功率控制器联络线在事故隔离和联络线潮流鲁棒控制方面优良性能的先决条件。控方主导系数K选取较大值时，可以充分体现IPC的控方主导作用和高阻效应，然而K值如果过大，联络线的电流将会相当小，导致传输功率达不到应有的水平。控方主导系数K的选取在谋求带相间功率控制器联络线控方主导作用和高阻效应的同时，必须保证满足联路线传输功率的要求。K值的选取与F_L和F_C的2个模值关系的确定，具有综合决策性质。进行综合决策时，关键问题是妥善处理‘控方主导’和‘高阻效应’与运行制约的基本矛盾。既要保证电能质量的要求，考虑送端电网、受端电网端口电压不超出允许范围，还要考虑谐振、过电压、继电保护配置、开路及短路等特殊状态。还必须同时考虑IPC元器件电容器、电抗器两端电压，以保证电容器、电抗器有足够的耐压裕度和容量裕度。K值选取步骤流程见图2。4东北华北电网互联IPC参数选取及分析
4.1东北、华北电网等值
根据东北电力调度中心要求，选取绥中、姜家营为联网端点进行戴维南等值参数计算。电压基准值V_B取为220kV，视在功率基准值S_B取为100MW(本文中未注明单位的均为标幺值)。东北电网绥中节点通过联络线向华北输送有功功率6.0，输送无功功率1.2，对东北电网进行戴维南等值参数计算，得到等值电势E_eq1为1.1090，等值电抗幅值Z_eq1为0.0383，等值电抗角度F_eq1为79.3702°。华北电网姜家营节点从联络线接收有功功率6.0，接收无功功率1.2，对华北电网进行戴维南等值参数计算，得到等值电势E_eq2为1.0538，等值电抗幅值Z_eq2为0.0350，等值电抗角度F_eq2为78.5204°。
4.2根据联络线潮流选取参数
通过东北、华北戴维南等值电路将东北、华北2个复杂的大电网等效为2个单机系统，在东北电网绥中节点使用IPC，采用式(2)、(3)、(9)计算联络线上的潮流。由于对东北、华北2电网分别进行了戴维南等值，可以认为二者之间互不影响，只通过姜家营至绥中联络线联系，这样不仅有利于研究分析IPC对联络线的控制作用，还可以通过改变两机系统的角度滑差Y对联络线潮流进行灵活的分析。
暂取Y为0°，分别取控方主导参数K为3~10，见表1。当K值取6以上时，虽然可以发挥控方主导作用，但联络线潮流P_a仅为5.7750、Q_a为2.1206，传送功率过小，不能满足功率传输要求。当K值取3~6时，则可以满足输电功率要求。4.3根据系统角差选取参数
联络线上潮流分布不仅与控方主导系数有关，还和控方电网戴维南等值电势E_eq1与受控方电网戴维南等值电势E_eq2的相位角度偏差有关。取K值为5，相位角度偏差Y以10°为步进角度，计算联络线潮流P_a、Q_a。其相应关系如表2所示。
从表2数据中可以看出，联络线上的潮流分布不仅与控方主导系数有关，还和控方电网戴维南等值电势E_eq1与受控方电网戴维南等值电势E_eq2的角度偏差有关。控方电网戴维南等值电势E_eq1与受控方电网戴维南等值电势E_eq2的角度偏差为210°[1][2]下一页