交直流混联电力系统潮流算法研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
交直流混联电力系统潮流算法研究
姓名：董毅峰
申请学位级别：硕士
专业：电力系统及其自动化
指导教师：房大中
20090501
中文摘要由于高压直流输电在远距离大功率输电、跨海输电、系统的非同步互联等方面有着无可比拟的优势，所以高压直流输电系统在电力系统中应用越来越广泛。这样，电力系统分析软件的分析对象从纯交流系统变为交直流混联电力系统，这就要求对纯交流系统的分析软件进行改进。潮流计算是电力系统分析中最基本的计算。经过电力科技工作者们几十年的研究，纯交流系统的潮流算法现在已经相当成熟，其中最常用的是牛顿法和分解法。相比之下，交直流混联电力系统潮流算法却没有发展到相同的高度。因此，本文主要对交直流混联电力系统潮流算法进行研究。统一迭代法完整地考虑了交、直流系统间的耦合关系，是将交流系统方程和直流系统方程联立，对交流系统变量和直流系统变量统一进行迭代求解。这种方法具有良好的收敛性，对于不同结构和参数的网络以及直流系统的各种控制方式都能可靠收敛，但是对程序编制的要求比较高。交替迭代法是统一迭代法的简化。该方法在迭代计算过程中将交流系统方程和直流系统方程分别进行迭代求解。交替迭代法的收敛性不及统一迭代法，但是它的程序实现比较简单，只需要在现有的交流潮流程序中加入直流系统潮流程序模块就可以实现。“前向简化，后向回代”双向迭代法是在机电暂态仿真中计算效果甚佳的一种算法，本文将该算法引入到交直流混联电力系统潮流计算。该算法基于统一迭代法，完整考虑了交、直流系统间的耦合关系，因此，它与统一迭代法一样，具有良好的收敛性。同时，该算法在迭代过程中，将直流系统方程和交流系统方程分别进行求解，因此，它也具有交替迭代法的优点。所以，双向迭代法非常合适在交直流混联电力系统潮流计算中应用。对于在线潮流计算，对双向迭代算法可以作一些合理的简化，这样有助于计算速度的提高。算例结果表明了双向迭代算法的有效性。关键词：高压直流输电潮流计算统一迭代法交替迭代法双向迭代法
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耋弘埠童弘莘澎氏中年隆萑。暌啄签字日期：写年学位论文版权使用授权书独创性声明本学位论文作者完全了解丞鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤壅盘堂或其他教育机构的学位或证特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检专研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他入已经发表本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。Ｃ艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名：月
第一章绪论交流输电与直流输电的比较我们应用中的电能可以分为直流电和交流电两种。由于电力发展历史的原因，现在我们主要使用交流电。在电力系统中，发电、输电和配电网络都是在交流电的基础上建立起来的。而直流电往往只应用在像化学工业绲缍、电力机车等一些特殊的场合中。随着电力电子技术的进步，特别是大功率电力电子器件的发展，直流电在输电领域有了越来越广泛的应用。直流输电【主要应用于地下或水下电缆、远距离大容量输电、交流系统的非同步互联以及在互联系统中控制潮流等方面。输电成本【方面，输电线路的成本由基础设施投资和运行成本构成。基础设施投资包括线路走廊、杆塔、导线、绝缘子和终端设备的费用，运行成本主要为损耗。综合所有成本，通常用等价距离来比较交流输电和直流输电的经济性。当输电距离小于等价距离时，交流输电比直流输电经济；但当输电距离超过等价距离以后，交流输电的成本就高于直流输电。对于架空输电线路，等价距离在之间变化，这取决于单位长度的输电线路成本。对于电缆输电系统，等价距离介于．之间。技术特性方面，鉴于直流输电的快速可控特性，直流输电线路对所输送的功率能够完全加以控制，该性能可以提高与之相连的交流电网的暂态和动态稳定性，还可以限制直流线路中的故障电流。另外，直流输电还克服了一些与交流输电相关联的问题：涣魇涞缦呗返氖渌湍芰τ胧渌途嗬氤煞幢龋直流输电线路的输送能力不受输送距离的影响。涣魇涞缰形A吮３窒呗两端的电压恒定，当线路负荷变化时，需要进行无功功率控制。线路越长，所需要的无功功率就越大。尽管直流输电换流站需要无功功率，且所需要的无功功率与输送功率相关，但直流输电线路本身不需要任何无功功率。杂诔距离交流输电