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摘要：常规的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法忽视了无功功率潮流的补偿，降低了潮流调节偏差控制效果。因此，设计了35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法。首先，通过控制发电设备的出力可以实现对有功功率的调节。根据系统负荷变化情况，调整发电设备的出力可以使得系统的有功功率匹配系统负荷需求，进而修正潮流调节偏差。其次，通过改变变压器分接头的选取，可以调整变压器的输出电压，从而使得潮流在配电网中的分布更加均衡。同时，通过在配电网中采用HHUPFC控制器，可以补偿潮流中的无功功率，提高系统的功率因数，进而改善潮流分布和降低潮流调节偏差。针对35 kV配电网的特点，该方法还采用单独调节配电网首端电压幅值、线路电抗和首末端相位差等措施。通过分别调节这些参数，可以精确控制潮流的分布，使得潮流调节偏差得到有效控制。通过对比实验验证，该方法在潮流调节偏差控制方面具有更佳的效果。
关键词：35 kV;配电网；有功功率；潮流调节；偏差控制
0引言
35 kV配电网是电力系统的重要元件，能够将电能从输电网分配到用户，满足电力用户的用电需求。35 kV的配电网在电能传输过程中，损失量较小，是远距离传输电力的首选。配电网由变压器、开关设备、电缆、线路组成，能够实现变压、电力通断、电力传输等目标。在电能传输的过程中，电源与负荷之间的有功功率交换分布不均匀，潮流调节偏差较大，影响电网的运行。针对此类问题，研究人员设计了多种偏差控制方法。其中，基于转速自适应控制的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法，与基于HHUPFC的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法的应用较为广泛。
基于转速自适应控制的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法，该方法利用旋转潮流控制器，通过调整电机旋转角的大小来实现有功功率潮流的偏差调控。通过控制电机旋转角度，可以调节电机输出功率，从而对能量的分配进行调节，实现潮流的控制和偏差的调节[1]。但该方法在实施过程中需要准确的转速信息，并且需要对电机的参数和控制模型进行精细调整，这增加了方法的复杂性和成本。此外，这种方法对电机参数的变化和精度要求较高，受到实际环境的影响。基于HHUPFC的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法，利用高压混合式统一潮流控制器(HHUPFC)结构，通过调节配电网线路上的电压，降低潮流不平衡度，从而实现有功功率潮流的偏差调节。HHUPFC能够根据潮流问题引起的电压变化来调整线路电压，并通过无功功率的注入或吸收来控制有功功率的流动，从而完成潮流调节[2]。但该方法通常需要额外的设备（例如HHUPFC装置）来实现潮流调节，增加了系统的复杂性和成本。此外，HHUPFC在设计和操作上需要综合考虑多个因素，如过电压、谐波和系统稳定性等，对设备和系统的设计和运行提出了一定的要求。
因此，本文设计了35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法。1 35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法设计1.1修正35 kV配电网有功功率潮流调节偏差在配电网处于稳定运行状态时，节点电压处于额定电压附近，上下变化较小。同一配电网络中，各个节点的电压相位基本保持一致，能够利用配电网节点的初始值，修正有功功率潮流调节偏差[3-4]。通过控制发电设备的出力、调整变压器分接头位置、补偿无功潮流，使潮流分布更加合理，从而满足配电网正常运行的需求。
本文主要是对35 kV高压配电网的有功功率潮流调节偏差进行控制，确保配电网的稳定运行[5-7]。从配电网母线功率方面，提取出有功功率潮流调节特征，确保潮流调节收敛稳定性。配电网母线功率表示为：
式中：P为母线有功功率；p为母线有功功率偏差向量；θ为相角；U为母线电压；Q为母线无功功率；q为母线无功功率偏差向量。将配电网的初始电压状态向量设置为原始电压状态，初始化修正状态向量为零向量。使用潮流计算方法，对当前电压状态进行潮流计算，得到有功功率潮流调节偏差和无功功率潮流调节偏差p和q。根据有功功率调节偏差和无功功率调节偏差，构建功率调节偏差修正公式，计算修正值的修正状态向量。计算公式如下：
式中：Δp为n维条件下p的修正值；Δq为n维条件下q的修正值；∂为导数；Δθ为θ的修正状态向量；ΔU为U的修正状态向量[8]。
将有功功率潮流调节偏差与无功功率潮流调节偏差考虑在内，在线路末端方向递推各节点电压，循环往复直至偏差修正向量达到收敛精度，完成偏差修正任务[9-12]。
1.2控制35 kV配电网首端电压幅值
为了进一步控制潮流调节偏差，本文采用HHUPFC控制器，接入潮流调节电路中。并将配电网首端电压幅值、线路电抗、首末端相位差进行单独调节，达到潮流调节偏差控制的目的[13-15]。HHUPFC控制器是一种综合型有源电力质量控制设备，结合了传统的统一潮流控制器和谐波抑制器的功能。通过调节与系统连接的多个电压源来实现传输能量的灵活控制，并通过注入或吸收无功功率来改变有功功率的流向和分配。这样，HHUPFC能够在配电网中进行精确的电压和功率控制，从而调节潮流分布，降低潮流不平衡度，进一步完成潮流调节偏差控制任务[16-18]。
在HHUPFC串联部分补偿电压，配电网线路两端简化为理想环境。配电网潮流补偿电路如图1所示，图中，US为配电网电路首端电压，幅值为US,相位角为0°;Ur为配电网电路末端电压，幅值为Ur,相位角为-θ;UH为补偿电压向量；Um为补偿后，首端电压向量；IS为补偿电流向量；XL为线路电抗；HHUPFC为配电网串联部分[19]。在HHUPFC的补偿下，线路的有功潮流P1为：
无功潮流Q1表示为：
单独调节US、XS、θ,均能够达到潮流调节偏差控制的目的。在HHUPFC的电压控制功能下，首端电压幅值在USmin~USmax的范围内变化，相位保持不变[20]。此时，潮流调节偏差控制公式为：
式中：T为潮流调节偏差控制后，有功功率潮流。
将有功潮流与无功潮流调节偏差共同控制，避免了无功潮流对偏差控制的影响。
2实验
为了验证本文设计的方法是否满足配电网有功功率潮流调节偏差控制需求，对上述方法进行了实验分析。最终的实验结果则以文献[1]基于转速自适应控制的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法、文献[2]基于HHUPFC的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法，以及本文设计的35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法进行对比的形式呈现。具体的实验准备过程以及最终的实验结果如下。
2.1实验过程
本次实验选用某配电网的真实数据，确保实验结果的有效性。35 kV配电网全长45 km,杆基数728根，主干线导线直径70 mm,分支线导线直径50 mm。变压器型号为S9-50/6,变比为6000/1 140,有功负荷为14.515 MW,无功负荷为10.136 MVar。在电能传输的过程中，短路损耗约为8.7 MW,短路电压百分数为4%,空载损耗约1.7 MW。配电网线路拓扑如图2所示，配电网线路拓扑节点1~26为连续状态，属于主线路，其余节点均为支路。在电网正常运行的条件下，线路出口电压有效值为35 kV。抛开原有补偿容器，得到线路的总有功功率与总无功功率。本次实验将总体平衡与局部平衡相结合，实现潮流调节偏差控制。选取节点2~5作为偏差节点，补偿150 kVar。补偿完成之后，重新计算潮流偏差，观察潮流调节偏差控制前后的变化情况，二者变化越大，偏差控制效果越佳。
2.2实验结果
在上述实验条件下，本文随机选取出多种潮流偏差类别，对其控制前潮流偏差进行分析。并将控制后潮流偏差、控制效果作为控制方法的评价指标。在其他条件均已知的情况下，将文献[1]基于转速自适应控制的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法的性能指标、文献[2]基于HHUPFC的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法的性能指标，以及本文设计的35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法的性能指标进行对比。实验结果如表1所示。
表1中，a1为负荷突变导致的潮流偏差；a2为分布式能源接入；a3为设备过载；a4为设备老化；a5为电力市场波动；a6为调度不当；a7为控制参数设置不当；a8为通信故障；a9为负荷预测失准；a10为新能源并网的影响。不同原因导致的潮流偏差，偏差值也不同。在其他条件均已知的情况下，使用文献[1]基于转速自适应控制的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法之后，控制前后的潮流偏差在0.01~3.0 MW的范围内变化，控制效果在0.2%~51%的范围内变化。由此可见，该方法的偏差控制效果较弱，无法满足配电网稳定运行的需求。
使用文献[2]基于HHUPFC的配电网有功功率潮流调节偏差控制方法之后，控制前后的潮流偏差在0.1~4.0 MW的范围内变化，控制效果在7%~60%的范围内变化。由此可见，该方法的控制效果优于文献[1]方法，但是，偏差控制效果仍存在低于10%的情况，亟需对其进一步优化。而使用本文设计的35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法之后，控制前后的潮流偏差在1~4 MW的范围内变化，控制效果在66%~95%的范围内变化。这是因为本文方法对配电网有功功率潮流的偏差问题进行修正，通过分析潮流偏差的产生原因，能够准确找出导致偏差的因素并进行相应的调节。这有助于降低潮流偏差和系统中的各种不平衡。并且该方法提出了电压幅值控制策略，可以实现对配电网首端电压幅值的精确控制。通过调节电压幅值的大小，可以根据实际需求改变配电网的潮流分布，从而实现更加合理和稳定的功率流动。
由此可见，本文设计的方法，能够有效地控制潮流调节偏差，对于配电网的稳定运行具有重要作用。
3结束语
近些年来，电力系统不断发展，配电技术不断创新，为人们提供了更加稳定的电能环境。配电网的自动化水平得到了提高，其结构与运行方式也发生了变化，能够适应新能源形式。但是，受到新能源并网、负荷突变等问题的影响，有功功率潮流分布存在不合理的问题，潮流调节往往出现偏差，影响配电网的运行效率。因此，本文设计了35 kV配电网有功功率潮流调节偏差控制方法。从偏差修正、电压幅值控制两个方面，找出潮流偏差原因，有效地控制了潮流偏差，为配电网的运行提供了稳定保障。配电网具有动态变化的特点，包括负荷变化、故障和其他干扰等。为了适应这些变化并实时响应，未来研究工作应关注如何提高方法的网络动态性和响应速度，以满足配电网对快速偏差控制的需求。
参考文献：
[1]颜湘武，彭维锋，贾焦心，等．基于转速自适应控制的旋转潮流控制器功率调节方法研究[J].中国电机工程学报，2023,43(13):4971-4987.
[2]费雯丽，王晓蓓，张天然.HHUPFC在环网线路中的潮流调节应用[J].科学技术与工程，2022,22(28):12409-12416.
[3]韩旭东，牛胜锁，孟令钊．基于PST和UPFC的混合潮流控制器协同控制策略研究[J].电气技术与经济，2023(4):43-48.
[4]杨俊雄，张巧杰．浪涌效应下潮流发电系统最大能量捕获控制[J].北京信息科技大学学报（自然科学版），2023,38(3):72-79.
[5]何大禄，廖建权，王强钢．基于三有源桥串并联直流潮流控制器的环形双极直流配电网不平衡潮流抑制[J].电工技术学报，2022,37(11):2837-2848.
[6]谢大为，王博欣，王京景，等．基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略[J].电力工程技术，2023,42(1):107-115.
[7]吴俊健，裘鹏，陈骞，等．考虑装置损耗及利用率的分布式潮流控制器协调出力控制策略[J].浙江电力，2022,41(12):88-97.
[8]颜湘武，邵晨，彭维锋，等．基于旋转式潮流控制器的有源配电网柔性合环及紧急功率控制方法[J].中国电机工程学报，2023,43(16):6192-6205.
[9]王洪彬，周念成，廖建权，等．基于串并联型潮流控制器的互联双极直流电网不平衡功率控制[J].电力系统自动化，2022,46(23):160-169.
[10]邹建凯，韦延方．基于改进拟牛顿法的柔性直流系统潮流算法[J].机电工程技术，2023,52(2):47-50.
[11]吴熙，陆瑶，蔡晖，等．计及风电不确定性的含线间潮流控制器的电力系统经济调度[J].电工技术学报，2023,38(3):781-792.
[12]刘轶涵，徐青山，杨永标，等．计及配电网潮流约束下基于广义纳什议价理论的工业用户共享储能配置[J].电网技术，2023,47(2):571-583.
[13]杨溢，薛涛，赵斌，等．多端星形电磁环网的潮流解析方法分析[J].内蒙古电力技术，2022,40(6):57-63.
[14]周念成，向浩楠，魏能峤，等．含电流型潮流控制器的柔性直流电网故障电流抑制特性分析[J].电力系统自动化，2023,47(4):142-152.
[15]李雪，姚超凡，姜涛，等．基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法[J].电力自动化设备，2023,43(2):142-150.
[16]刘军伟，梁展弘，刘展志，等．统一潮流控制器注入电压及串联换流器容量优化计算研究[J].南方能源建设，2023,10(5):157-165.
[17]丁石川，崔康，杭俊，等．基于改进N SGA-3和不平衡潮流的配电网相序优化[J].电力系统保护与控制，2023,51(3):46-55.
[18]刘石川，雷轲，刘紫玉，等．基于静态安全域的含新能源输电网随机最优潮流[J].电力系统及其自动化学报，2023,35(3):94-101.
[19]冯卓诚，姜彤，万凯遥，等．基于节点电压方程拆解的交替迭代潮流算法[J].电网技术，2023,47(4):1675-1681.
[20]李大练，田卡，张福曦，等．基于自抗扰控制的潮流发电系统最大功率跟踪控制[J].制造业自动化，2023,45(3):105-108.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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