含DCPFC的交直流混合系统多目标最优潮流研究
发布时间：2021-04-18 13:18
交直流混合电网在新能源发电的集中并网和远距离传输等方面具有极大的技术优势。然而直流电网内部存在众多环网,系统潮流控制自由度不足,导致潮流分布不均衡甚至引发线路过载,直流潮流控制器（DCPFC）可实现线路潮流的合理分布,促进交直流混合系统的安全稳定运行,因此本文针对含DCPFC的交直流混合系统的多目标最优潮流问题进行深入研究,具有一定的理论意义和工程应用价值。本文首先对现有的DCPFC进行分类,并详尽介绍各种类型DCPFC的工作原理及优缺点,推导了电压源型DCPFC的外特性等效模型,并提出了基于等效电阻的直流电网潮流求解方法,在保证计算效率的基础上有效降低了含DCPFC的直流电网潮流求解误差。然后,针对含DCPFC的交直流混合系统,构建了考虑系统经济性及静态安全性的多目标最优潮流数学模型,提出了一种内点法和快速非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II）相结合的混合优化算法进行最优潮流计算,得到满足运行人员要求的有效折中解,通过5节点及14节点的交直流混合系统仿真验证了该方法的有效性及适用性。最后,充分计及新能...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１直流线路等效图??由式（２－１）可知，直流线路潮流取决于线路电阻凡和节点电压Ｍ，因此，考虑改变节??
制的一种新装置，它可以控制多??条传输线的潮流，实现线路电压、有功功率的调节，提高系统运行的可靠性，并降低线路??的功率损耗，本节将对几种现有的直流潮流控制器进行简要介绍。??在直流系统中，没有相角概念，只存在电压幅值和有功功率，线路阻抗为纯阻性，图??２－１为直流输定线路Ｌ１２的等效电路图，在进行稳态潮流计算时，可得到节点间传输的功率??为：??丨＾＾?（２－１）??八ｌｉｎｅ??Ｕ］?????Ｒ，＿?ｒ??节点１????？?ｌｌｉｎｅ?节点２??图２－１直流线路等效图??由式（２－１）可知，直流线路潮流取决于线路电阻凡和节点电压Ｍ，因此，考虑改变节??点电压及线路电阻大小来调节直流系统潮流。根据这种原理可将ＤＣＰＦＣ分为：改变电阻??型ＤＣＰＦＣ和改变电压型ＤＣＰＦＣ。其中改变电阻型ＤＣＰＦＣ的原理为：在线路中串联阻值??可调的电阻，控制可调电阻的投入、切出达到改变串入线路电阻大小的目的，进而调整线??路传输功率，调节直流电网潮流分布；改变电压型ＤＣＰＦＣ可进一步分为ＤＣ／ＤＣ变换型、??辅助电压源型，其工作原理为：在线路中等效接入直流电压源，实现线路节点电压的升降??变化，进而调整线路传输功率，调节直流电网潮流分布。下面详细分析两类ＤＣＰＦＣ的工??作特点及拓扑结构。??（１）改变电阻型ＤＣＰＦＣ??：Ｒ，?Ｒ＇?￣??￣￣￣ｆｊＨ?ｈｒ＾?ｈ?｜?闫．流?＿?｜—＂￣??换流ｊ?丨?线路?换流??：１——ＩＩ＿／Ｃ＿?＿＿Ｉ：??：??ｈ?？ｊｉ?：??图２－２可变电阻型ＤＣＰＦＣ拓扑结构??－７－??
东北电力大学工程硕士学位论文??图２－２是改变电阻型ＤＣＰＦＣ的一般拓扑结构，开关单元（ＳｐＳＪ分布并联在每个电阻单??元的电阻值（Ｒｉ－ｌ）上，其中（Ｒｉ－ｌ）的大小不作要求，通过改变开关单元（ＳｒＳＪ的工作状态??调节线路中接入的阻值大小，若某条线路的传输功率较大，则需断开某些开关单元，以增??加串入线路中的电阻值，降低该条线路电流大小，实现直流电网潮流均匀分布。??改变电阻型ＤＣＰＦＣ的拓扑结构及工作原理简单易实现，但改变电阻型ＤＣＰＦＣ最大的??弊端为，改变电阻的大小为正值，只具有减小该线路电流的作用，并且不可直接改变线路??电流的方向，其调节范围受限。除此之外，从整个系统的经济效益上看，该可变电阻型??ＤＣＰＦＣ的接入必然会增加系统的有功损耗，在工程中应用较少。??（２）改变电压型ＤＣＰＦＣ??图２－３所示的为ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ的一般拓扑结构，即在直流线路中串入一个由??逆变器、整流器以及交流变压器组成的直流变压器。其工作原理为：首先通过逆变器将节??点电压变换为交流，再经过变压器对其大小进行升降变化，最后经整流器变换为直流电压，??实现了一次侧直流电压％转换成二次侧直流电压ｔ／２的变换，相当于在直流线路中串入变??比为Ｃ／Ｗ２的直流变压器。????ｒ?，??；；??！；??图２－３?ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ拓扑结构??直流电网各电压等级的线路众多，ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ不仅可实现两个电压等级直??流线路互联，同时可实现同电压等级系统潮流的双向调节，具有一定的故障电流耐受能力，??安装灵活、损耗校但因直流系统潮流受电压波动影响显著，对ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ的??变比精度要求
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电–多端柔直送出系统电压源型控制[J]. 杨仁炘,施刚,蔡旭,梁军,李根. 中国电机工程学报. 2020(05)
[2]新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究[J]. 武文,吴学智,荆龙,魏梦航,张颖. 中国电机工程学报. 2019(13)
[3]电力系统区间潮流计算方法综述[J]. 廖小兵,刘开培,乐健,朱蜀,李奔,吴强,秦亮,邓长虹. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]基于混合潮流方程的区间潮流计算方法[J]. 廖小兵,刘开培,李彧野,罗骏,吴馨,秦亮. 高电压技术. 2018(10)
[5]电力系统线性化动态最优潮流模型[J]. 赵静波,卫志农,刘建坤,张清松,王大江. 电力系统自动化. 2018(20)
[6]计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算[J]. 王鹤,朱琳,单凤军,边竞. 电力自动化设备. 2018(08)
[7]基于增广雅可比矩阵的交直流解耦潮流新算法[J]. 王家融,艾欣,王坤宇,李然. 电工技术学报. 2018(06)
[8]适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器[J]. 王鹤,边竞,李国庆,王振浩,杨洋,王浩翔. 电力系统自动化. 2017(22)
[9]一种采用复仿射区间潮流的有源配电网多目标无功优化方法[J]. 邵振国,王树洪. 中国电机工程学报. 2017(17)
[10]基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 王鹤,刘禹彤,李国庆,冀瑞芳. 电力系统自动化. 2017(11)
本文编号：3145539
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１直流线路等效图??由式（２－１）可知，直流线路潮流取决于线路电阻凡和节点电压Ｍ，因此，考虑改变节??
制的一种新装置，它可以控制多??条传输线的潮流，实现线路电压、有功功率的调节，提高系统运行的可靠性，并降低线路??的功率损耗，本节将对几种现有的直流潮流控制器进行简要介绍。??在直流系统中，没有相角概念，只存在电压幅值和有功功率，线路阻抗为纯阻性，图??２－１为直流输定线路Ｌ１２的等效电路图，在进行稳态潮流计算时，可得到节点间传输的功率??为：??丨＾＾?（２－１）??八ｌｉｎｅ??Ｕ］?????Ｒ，＿?ｒ??节点１????？?ｌｌｉｎｅ?节点２??图２－１直流线路等效图??由式（２－１）可知，直流线路潮流取决于线路电阻凡和节点电压Ｍ，因此，考虑改变节??点电压及线路电阻大小来调节直流系统潮流。根据这种原理可将ＤＣＰＦＣ分为：改变电阻??型ＤＣＰＦＣ和改变电压型ＤＣＰＦＣ。其中改变电阻型ＤＣＰＦＣ的原理为：在线路中串联阻值??可调的电阻，控制可调电阻的投入、切出达到改变串入线路电阻大小的目的，进而调整线??路传输功率，调节直流电网潮流分布；改变电压型ＤＣＰＦＣ可进一步分为ＤＣ／ＤＣ变换型、??辅助电压源型，其工作原理为：在线路中等效接入直流电压源，实现线路节点电压的升降??变化，进而调整线路传输功率，调节直流电网潮流分布。下面详细分析两类ＤＣＰＦＣ的工??作特点及拓扑结构。??（１）改变电阻型ＤＣＰＦＣ??：Ｒ，?Ｒ＇?￣??￣￣￣ｆｊＨ?ｈｒ＾?ｈ?｜?闫．流?＿?｜—＂￣??换流ｊ?丨?线路?换流??：１——ＩＩ＿／Ｃ＿?＿＿Ｉ：??：??ｈ?？ｊｉ?：??图２－２可变电阻型ＤＣＰＦＣ拓扑结构??－７－??
东北电力大学工程硕士学位论文??图２－２是改变电阻型ＤＣＰＦＣ的一般拓扑结构，开关单元（ＳｐＳＪ分布并联在每个电阻单??元的电阻值（Ｒｉ－ｌ）上，其中（Ｒｉ－ｌ）的大小不作要求，通过改变开关单元（ＳｒＳＪ的工作状态??调节线路中接入的阻值大小，若某条线路的传输功率较大，则需断开某些开关单元，以增??加串入线路中的电阻值，降低该条线路电流大小，实现直流电网潮流均匀分布。??改变电阻型ＤＣＰＦＣ的拓扑结构及工作原理简单易实现，但改变电阻型ＤＣＰＦＣ最大的??弊端为，改变电阻的大小为正值，只具有减小该线路电流的作用，并且不可直接改变线路??电流的方向，其调节范围受限。除此之外，从整个系统的经济效益上看，该可变电阻型??ＤＣＰＦＣ的接入必然会增加系统的有功损耗，在工程中应用较少。??（２）改变电压型ＤＣＰＦＣ??图２－３所示的为ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ的一般拓扑结构，即在直流线路中串入一个由??逆变器、整流器以及交流变压器组成的直流变压器。其工作原理为：首先通过逆变器将节??点电压变换为交流，再经过变压器对其大小进行升降变化，最后经整流器变换为直流电压，??实现了一次侧直流电压％转换成二次侧直流电压ｔ／２的变换，相当于在直流线路中串入变??比为Ｃ／Ｗ２的直流变压器。????ｒ?，??；；??！；??图２－３?ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ拓扑结构??直流电网各电压等级的线路众多，ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ不仅可实现两个电压等级直??流线路互联，同时可实现同电压等级系统潮流的双向调节，具有一定的故障电流耐受能力，??安装灵活、损耗校但因直流系统潮流受电压波动影响显著，对ＤＣ／ＤＣ变换型ＤＣＰＦＣ的??变比精度要求
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电–多端柔直送出系统电压源型控制[J]. 杨仁炘,施刚,蔡旭,梁军,李根. 中国电机工程学报. 2020(05)
[2]新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究[J]. 武文,吴学智,荆龙,魏梦航,张颖. 中国电机工程学报. 2019(13)
[3]电力系统区间潮流计算方法综述[J]. 廖小兵,刘开培,乐健,朱蜀,李奔,吴强,秦亮,邓长虹. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]基于混合潮流方程的区间潮流计算方法[J]. 廖小兵,刘开培,李彧野,罗骏,吴馨,秦亮. 高电压技术. 2018(10)
[5]电力系统线性化动态最优潮流模型[J]. 赵静波,卫志农,刘建坤,张清松,王大江. 电力系统自动化. 2018(20)
[6]计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算[J]. 王鹤,朱琳,单凤军,边竞. 电力自动化设备. 2018(08)
[7]基于增广雅可比矩阵的交直流解耦潮流新算法[J]. 王家融,艾欣,王坤宇,李然. 电工技术学报. 2018(06)
[8]适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器[J]. 王鹤,边竞,李国庆,王振浩,杨洋,王浩翔. 电力系统自动化. 2017(22)
[9]一种采用复仿射区间潮流的有源配电网多目标无功优化方法[J]. 邵振国,王树洪. 中国电机工程学报. 2017(17)
[10]基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 王鹤,刘禹彤,李国庆,冀瑞芳. 电力系统自动化. 2017(11)
本文编号：3145539
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