基于电压控制特性的电压源型多端直流/交流系统潮流求解
发布时间：2022-01-24 23:04
由于基于电压源型换流器的高压直流（VSC-HVDC）输电技术具有良好的可控性,对负荷中心供电、风电消纳、孤岛电力传输等适应能力强,电压稳定性好,因此具有良好的应用前景。当前对VSC-HVDC系统主要基于定功率控制模式进行潮流计算,而很少考虑到实际的换流器电压控制能力。为了更加精确地反映实际电网中VSC的电压控制特性,文中建立了基于VSC的电压控制模型,考虑了换流器损耗、交流滤波器、换流器容量限制等的影响,并基于电压控制特性提出了VSC多端直流/交流系统的通用潮流求解方法。对直流电网功率分布变化和N-1故障以及多端直流/交流系统的潮流算例分析表明,所提的潮流算法能够反映直流换流器的电压控制调节能力,验证了基于VSC的多端直流/交流系统在考虑换流器电压控制特性后的潮流方法的有效性、合理性以及算法的快速性。
【文章来源】：电力系统自动化. 2016,40(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２直流换流站结构Ｆｉｇ．２ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
的有功功率。步骤７：判断交流电网功率偏差是否达到收敛精度，若没达到收敛精度则转步骤５继续迭代求解，否则，检测发电机或换流器是否发生无功功率越限，若发生越限，则将越限的节点类型修正为ＰＱ节点类型，并转入步骤５重新迭代计算，若无越限发生，则潮流计算结束。当运行状况改变后，直流系统潮流分布可根据其电压控制特性进行调节，该潮流计算方法能够更接近实际情况。４算例分析４．１基于ＩＥＥＥ９节点系统的扩展系统算例基于ＩＥＥＥ９节点系统的ＭＴＤＣ扩展系统如图３所示，直流电网消纳风电功率，换流器ＷＦ１和ＷＦ２初始时为整流侧，运行于定功率模式，ＶＳＣ１，ＶＳＣ２，ＶＳＣ３为逆变侧，ＶＳＣ１为电压裕度控制模式，ＶＳＣ２和ＶＳＣ３为电压降控制模式。图３基于ＩＥＥＥ９节点系统的ＭＴＤＣ扩展系统Ｆｉｇ．３ＭＴＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ算例中所使用的控制参数和线路参数如表１所示，其中：换流器损耗参数ｒａ＝０．０１６８，ｒｂ＝０．００５５，ｒｃ＝０．００２８２；损耗电阻ｒＴ＝ｒＬ＝０．０００２（标幺值）；控制参数Ｐ１＝－１．０，Ｐ２＝０．３，Ｖ＊＝１．０５，Ｑ＊＝０．５，均为标幺值；ＷＦ２风电注入功率为１．０（标幺值）。表１基于ＩＥＥＥ９节点系统扩展的ＭＴＤＣ系统特性参数Ｔａｂｌｅ１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｘｐａｎｄｅｄＭＴＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ换流器类型ＶＬＶＨｋＬｋ
Ｆ１＝ＰＷＦ２＝０．５（标幺值））如表２所示，分别给出了换流器故障、外接风电故障和线路故障的潮流情况。在基态时，ＶＳＣ１，ＶＳＣ２，ＶＳＣ３均工作于逆变器模式。当ＶＳＣ１故障后，则其原有的输入功率将会转移到ＶＳＣ２和ＶＳＣ３，故其直流电压会升高。当ＷＦ２故障后，由于外部注入到直流电网的功率减少，直流电网的电压将降低，此时ＶＳＣ１ＶＳＣ２，ＶＳＣ３的电压控制区段均进入第４段。与一般线路故障相比，换流器故障对直流电网造成的影响较为严重。图４ＭＴＤＣ功率和电压随ＷＦ１注入功率的变化情况Ｆｉｇ．４ＭＴＤＣｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｆｒｏｍＷＦ１表２Ｎ－１故障下直流电网潮流Ｔａｂｌｅ２ＤＣｐｏｗｅｒｆｌｏｗｕｎｄｅｒＮ－１ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙ故障ＶＳＣ１ＶＳＣ２ＶＳＣ３ＵｄｃＰｄｃＫＵｄｃＰｄｃＫＵｄｃＰｄｃＫ初始０．９７４－０．３００３０．９７７－０．２１９４０．９７７－０．４７４４ＶＳＣ１故障２１．０１７－０．４９０３１．０１７－０．５００３ＷＦ２故障０．９７０－０．１０２４０．９６７－０．０７５４０．９６２－０．３１９４直流线路（ＶＳＣ２至ＶＳＣ３）故障０．９７３－０．３００３０．９７６－０．１９８４０．９８０－０．４９６４４．２基于ＩＥＥＥ１１８节点系统的扩展系统算例基于ＩＥＥＥ１１８节点系统的多端直流／交流扩展系统如图５所示，图中只表示出了ＩＥＥＥ１１８节点系统的部分节点，该系统中共有５个ＶＳＣ，其中ＷＦ换流器用以消纳外来电，ＶＳ
【参考文献】：
期刊论文
[1]含电压源型换流器直流电网的交直流网络潮流交替迭代方法[J]. 柴润泽,张保会,薄志谦. 电力系统自动化. 2015(07)
[2]基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法[J]. 王云鹏,韩学山,孙东磊,李业勇,陈友,李德煜. 电力系统自动化. 2015(07)
[3]VSC-MTDC系统直流电压自适应斜率控制策略[J]. 朱瑞可,王渝红,李兴源,贺之渊,应大力. 电力系统自动化. 2015(04)
[4]柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J]. 马为民,吴方劼,杨一鸣,张涛. 高电压技术. 2014(08)
[5]柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J]. 汤广福,贺之渊,庞辉. 电力系统自动化. 2013(15)
[6]大型海上风电场并网VSC-HVDC变流器关键技术[J]. 王志新,吴杰,徐烈,王国强. 中国电机工程学报. 2013(19)
[7]多端直流输电与直流电网技术[J]. 汤广福,罗湘,魏晓光. 中国电机工程学报. 2013(10)
[8]基于双向迭代的交直流互联电力系统潮流计算[J]. 薛振宇,房大中. 电力系统自动化. 2013(05)
[9]VSC-HVDC稳态特性与潮流算法的研究[J]. 郑超,周孝信,李若梅,盛灿辉. 中国电机工程学报. 2005(06)
硕士论文
[1]柔性多端直流输电系统直流电压控制与直流断路器研究[D]. 化雨.华中科技大学 2013
本文编号：3607461
【文章来源】：电力系统自动化. 2016,40(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２直流换流站结构Ｆｉｇ．２ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
的有功功率。步骤７：判断交流电网功率偏差是否达到收敛精度，若没达到收敛精度则转步骤５继续迭代求解，否则，检测发电机或换流器是否发生无功功率越限，若发生越限，则将越限的节点类型修正为ＰＱ节点类型，并转入步骤５重新迭代计算，若无越限发生，则潮流计算结束。当运行状况改变后，直流系统潮流分布可根据其电压控制特性进行调节，该潮流计算方法能够更接近实际情况。４算例分析４．１基于ＩＥＥＥ９节点系统的扩展系统算例基于ＩＥＥＥ９节点系统的ＭＴＤＣ扩展系统如图３所示，直流电网消纳风电功率，换流器ＷＦ１和ＷＦ２初始时为整流侧，运行于定功率模式，ＶＳＣ１，ＶＳＣ２，ＶＳＣ３为逆变侧，ＶＳＣ１为电压裕度控制模式，ＶＳＣ２和ＶＳＣ３为电压降控制模式。图３基于ＩＥＥＥ９节点系统的ＭＴＤＣ扩展系统Ｆｉｇ．３ＭＴＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ算例中所使用的控制参数和线路参数如表１所示，其中：换流器损耗参数ｒａ＝０．０１６８，ｒｂ＝０．００５５，ｒｃ＝０．００２８２；损耗电阻ｒＴ＝ｒＬ＝０．０００２（标幺值）；控制参数Ｐ１＝－１．０，Ｐ２＝０．３，Ｖ＊＝１．０５，Ｑ＊＝０．５，均为标幺值；ＷＦ２风电注入功率为１．０（标幺值）。表１基于ＩＥＥＥ９节点系统扩展的ＭＴＤＣ系统特性参数Ｔａｂｌｅ１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｘｐａｎｄｅｄＭＴＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ换流器类型ＶＬＶＨｋＬｋ
Ｆ１＝ＰＷＦ２＝０．５（标幺值））如表２所示，分别给出了换流器故障、外接风电故障和线路故障的潮流情况。在基态时，ＶＳＣ１，ＶＳＣ２，ＶＳＣ３均工作于逆变器模式。当ＶＳＣ１故障后，则其原有的输入功率将会转移到ＶＳＣ２和ＶＳＣ３，故其直流电压会升高。当ＷＦ２故障后，由于外部注入到直流电网的功率减少，直流电网的电压将降低，此时ＶＳＣ１ＶＳＣ２，ＶＳＣ３的电压控制区段均进入第４段。与一般线路故障相比，换流器故障对直流电网造成的影响较为严重。图４ＭＴＤＣ功率和电压随ＷＦ１注入功率的变化情况Ｆｉｇ．４ＭＴＤＣｐｏｗｅｒａｎｄｖｏｌｔａｇｅｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｆｒｏｍＷＦ１表２Ｎ－１故障下直流电网潮流Ｔａｂｌｅ２ＤＣｐｏｗｅｒｆｌｏｗｕｎｄｅｒＮ－１ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙ故障ＶＳＣ１ＶＳＣ２ＶＳＣ３ＵｄｃＰｄｃＫＵｄｃＰｄｃＫＵｄｃＰｄｃＫ初始０．９７４－０．３００３０．９７７－０．２１９４０．９７７－０．４７４４ＶＳＣ１故障２１．０１７－０．４９０３１．０１７－０．５００３ＷＦ２故障０．９７０－０．１０２４０．９６７－０．０７５４０．９６２－０．３１９４直流线路（ＶＳＣ２至ＶＳＣ３）故障０．９７３－０．３００３０．９７６－０．１９８４０．９８０－０．４９６４４．２基于ＩＥＥＥ１１８节点系统的扩展系统算例基于ＩＥＥＥ１１８节点系统的多端直流／交流扩展系统如图５所示，图中只表示出了ＩＥＥＥ１１８节点系统的部分节点，该系统中共有５个ＶＳＣ，其中ＷＦ换流器用以消纳外来电，ＶＳ
【参考文献】：
期刊论文
[1]含电压源型换流器直流电网的交直流网络潮流交替迭代方法[J]. 柴润泽,张保会,薄志谦. 电力系统自动化. 2015(07)
[2]基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法[J]. 王云鹏,韩学山,孙东磊,李业勇,陈友,李德煜. 电力系统自动化. 2015(07)
[3]VSC-MTDC系统直流电压自适应斜率控制策略[J]. 朱瑞可,王渝红,李兴源,贺之渊,应大力. 电力系统自动化. 2015(04)
[4]柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J]. 马为民,吴方劼,杨一鸣,张涛. 高电压技术. 2014(08)
[5]柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J]. 汤广福,贺之渊,庞辉. 电力系统自动化. 2013(15)
[6]大型海上风电场并网VSC-HVDC变流器关键技术[J]. 王志新,吴杰,徐烈,王国强. 中国电机工程学报. 2013(19)
[7]多端直流输电与直流电网技术[J]. 汤广福,罗湘,魏晓光. 中国电机工程学报. 2013(10)
[8]基于双向迭代的交直流互联电力系统潮流计算[J]. 薛振宇,房大中. 电力系统自动化. 2013(05)
[9]VSC-HVDC稳态特性与潮流算法的研究[J]. 郑超,周孝信,李若梅,盛灿辉. 中国电机工程学报. 2005(06)
硕士论文
[1]柔性多端直流输电系统直流电压控制与直流断路器研究[D]. 化雨.华中科技大学 2013
本文编号：3607461
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