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含电力电子设备的潮流
武志刚
2018/8/20
问题简介
含晶闸管换流器电力电子设备的潮流计算
含VSC换流器电力电子设备的潮流计算
2018/8/20
主要内容
含大量电力电子设备(FACTS/HVDC)已成为现代电力系统的主要特征之一
电力电子设备的特点:快速,灵活,控制范围大
主要应用:无功补偿,改善暂态稳定性,消除潮流阻塞,提高功率传输能力……
如何求解含电力电子设备的潮流?
等效功率注入法(王锡凡,《现代电力系统分析》)
戴维南等效电路法(X. P. Zhang,《Flexible AC Transmission Systems: Modeling and Control》)
2018/8/20
问题简介
2018/8/20
含晶闸管换流器TCSC的潮流计算(等效功率注入法)
l
p
m
l
p
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定,其他控制目标类似。
不与TCSC直接相连的节点潮流方程不变
节点p和l的潮流方程变为
增加了一个未知数XTCSC,相应增加了一个方程
2018/8/20
对潮流方程的影响
l
p
m
原潮流方程对新变量的偏导数(雅可比矩阵新增一列的非对角元素)
新潮流方程对原变量的偏导数(雅可比矩阵新增一行的非对角元素)
新潮流方程对新变量的偏导数(雅可比矩阵新增行列的对角元素)
潮流方程其他元素不变,可用常规的牛顿拉夫逊法迭代求解
2018/8/20
对雅可比矩阵的影响
用公式

相角差为20。~30。
用上式估算出XTCSC的初始值
FACTS设备均可在不同的控制模式下转换,此处等价于新增不同表达式的方程
可能存在的问题:将支路移去换成等效功率注入后,原来的网络可能不连通。可以在原位置增加一条大阻抗支路,但不精确,且数值计算性能仍受影响。
2018/8/20
初始值的选取及本方法缺点
VSC——Voltage Source Converter
VSC特点
用IGBT,调制频率更高
谐波更小
可同时控有功和无功
潮流计算中每个VSC均可等价成一个戴维南等效电路(有源)
潮流计算结束后应求出合适的
2018/8/20
含VSC换流器SVC的潮流计算(戴维南等效电路法)
VSC换流器
+
-
2018/8/20
SVC涉及的潮流方程
+
-
i
SVC内部交换功率时自身并不消耗有功功率,故有约束
将SVC等效注入功率计入原潮流方程,方程个数未变
新增了两个变量,SVC有功功率约束只有一个,方程比变量个数少一个
控制所联母线电压恒定
控制发出无功功率恒定
控制等效并联电抗恒定
其他约束:电流相位控制,远方电压幅值控制,线路无功潮流控制……
补充一个等式约束后,方程和变量个数相等,可解
2018/8/20
SVC的控制模式及对应的等式约束