随着科学技术的快速发展,不断增长的电力需求对输电通道的输送能力提出了更高要求。传统输电技术一般通过动态的输电网架规划构建新的输电通道以满足负荷增长的要求,动态网架规划技术虽然能满足供电要求,但极易造成电网结构复杂化并占据更多的输电走廊,同时,输电线路的供电不均衡极其容易造成部分线路输电阻塞,而另一部分线路输电容量无法得到充分利用,从而造成投资的浪费。现代互联电网输电技术具备了实现更大范围的电力资源配置能力,不仅能够实现电力资源的大容量跨区域互联互供,同时,也可以降低网架新建带来的投资成本,从而受到了电力行业的广泛关注。然而,高电压等级大容量输电线路自身一旦发生障,对于落点附近可能造成极大冲击,如若落点近区网架结构和电源支撑较为薄弱,均衡性较差,很容易造成输电阻塞、电压失稳等严重问题,甚至导致系统解列乃至崩溃。柔性交流输电技术(Flexible AC Transmission System,FACTS)的快速发展和更新换代为解决此类问题提供了新的思路。FACTS技术通过调整电力网络内嵌参数,从而调整了潮流走向及潮流分布,并实现电力传输资源更加均衡的配置,不仅可以降低大容量输电线路落点附近的输电阻塞和电压跌落问题,也同时避免了投资新建线路造成成本提升的弊端,并保证了网架结构的简洁高效。分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller,DPFC)作为FACTS家族中最高效成员——统一潮流控制器(United Power Flow Controller,UPFC)的延伸,不仅具备了UPFC的潮流调控能力,同时可以适应输电线路新建与改造中更为复杂的需求,因此成为本文关注和研究的主要对象。本文在查阅、整理、分析和总结了国内外大量研究成果基础上,进行了大量建模、分析以及仿真验证,主要对分布式潮流控制器等效建模的并网优化配置展开深入研究,重点对考虑分布式潮流控制器并网效能的优化配置、适应多形态电网的分布式潮流控制器优化配置进行了系统深入的分析和研究。主要研究内容和成果如下:(1)通过整理和论述串联和并联潮流调控原理,介绍了STATCOM、SSSC和UPFC的数学模型,归纳FACTS潮流调控原理衍生出了DPFC的拓扑结构。基于DPFC的工作特性,对DPFC内部的基波和三次谐波功率采用傅里叶变换,揭示了DPFC的功率交换工作原理。在DPFC的功率特性分析中,采用叠加定理和dq变换,分别对基波功率控制特性、三次谐波功率控制特性、有功功率及无功功率和DPFC的控制范围展开分析,为全文研究潮流调控能力奠定基础。(2)DPFC并网附带的系统潮流调控效能决定了DPFC对系统潮流均衡性、输电可靠性和系统运行经济性方面的调整效果,本文重点围绕潮流均衡性和经济性研究DPFC并网效能。潮流均衡性研究中引入加权潮流熵理念加以描述,以区分网络负载率的有序等级;经济性研究中引入了全寿命周期理论,以量化DPFC并网运行等年值后优化配置的经济性行为。为了降低优化计算的维度,基于系统潮流调控目标的不同,引入了DPFC的等效功率注入模型以锲入潮流计算模型。采用灵敏度分析法,提出了基于多指标效能分析的DPFC单点优化配置模型和基于差异化经济性评估的DPFC单点选址定容优化配置模型,采用粒子群算法加以求解,仿真验证了DPFC并网对潮流效能的改善作用。(3)立足于DPFC的潮流调控能力,构建了DPFC的等效功率注入模型,结合负荷的不确定性,采用概率统计的方法实现负荷场景的确定性处理,引入交流潮流安全约束,提出了基于等效功率注入模型的DPFC多点选址定容优化配置模型,采用Benders分解法转换为两阶段问题,主问题中均采用DPFC的等效电抗模型,并结合大—M法进行线性松弛,构建DPFC的布点选择和机组出力方案,子问题中结合概率统计模型和交流潮流安全约束,对DPFC并网容量加以优化,修正主问题的可行解。(4)针对DPFC的无功补偿能力,结合新能源并网引发的并网点电压问题,构建了DPFC的等效电抗模型,对新能源及负荷的不确定性,采用抽样聚类方法建立场景集,提出了基于等效电抗模型的DPFC多点随机优化配置模型。由于优化配置模型均是混合整数非线性规划问题(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP),采用线性交流潮流技术(Line Flow Based,LFB)对DPFC并网的交流潮流线性转换为MILP模型,并采用GAMS/CPLEX求解。