复杂网络电磁环网环流分析及其控制研究

发布时间：2017-08-06 05:15

  本文关键词：复杂网络电磁环网环流分析及其控制研究

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【摘要】：目前国内220/110kV电磁环网已基本解环,运行中的电磁环网以500/220kV居多,750/330(220)kV以及特高压扩建工程形成的1000/500kV电磁环网少量存在,而电磁环网中一般存在功率环流,系统运行时会增加额外有功损耗,这种现象在超高压和特高压系统中尤为突出。本文系统性归纳了各种可用于电磁环网功率环流控制的技术方法。柔性交流输电(Flexible AC Transmission System,FACTS)技术能对电网进行综合智能控制,基于电压源换流器的高压直流输电(High Voltage Direct Current Based on Voltage Source Converter,VSC-HVDC)技术在电网间互联、新能源并网和城市电网供电等方面具有强灵活性,可预见这两种技术在未来智能电网中的大规模使用已是大势所趋。本文以电磁环网功率环流为研究对象,旨在运用FACTS和VSC-HVDC技术对其进行控制以提高系统运行经济性,研究了电磁环网功率环流的产生机理,首次系统提出三个环网计算通式,系统性研究了统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)和VSC-HVDC的潮流控制能力、在潮流计算中的稳态数学模型及各自优缺点、对计及UPFC和VSC-HVDC的电网潮流牛顿拉夫逊计算方法进行程序实现并以5节点算例系统进行测试验证。本文改进了粒子群算法(Particle Swarm Optimization Algorithm,PSO),解决了算法随机初始化参数会导致潮流计算不收敛和优化效率低的问题,从计算精度、计算速度、收敛性和解空间四个方面证明了本文改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization Algorithm,IPSO)性能优越性,将其应用于5节点算例系统仿真试验并求解UPFC和VSC-HVDC最优控制参数,并给出其变化趋势,仿真结果证明采用UPFC和VSC-HVDC技术控制电磁环网功率环流的可行性和有效性。
【关键词】：电磁环网 功率环流 柔性交流输电技术 柔性直流输电技术 牛顿拉夫逊法 改进粒子群算法
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O157.5;TM744
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 本课题研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 柔性交直流输电技术及其在电磁环网潮流控制中的应用11-21
• 1.3.1 FACTS技术的应用和发展前景11-13
• 1.3.2 X-based HVDC技术的应用和发展前景13-17
• 1.3.2.1 常规CSC-HVDC技术14-15
• 1.3.2.2 第一代柔性HVDC技术-VSC-HVDC技术15-16
• 1.3.2.3 第二代柔性HVDC技术-MMC-HVDC技术16-17
• 1.3.3 电磁环网潮流控制的技术手段17-21
• 1.3.3.1 常规技术18
• 1.3.3.2 基于VSC的HVDC技术18-19
• 1.3.3.3 基于VSC的FACTS技术19-21
• 1.4 本文主要研究思路和创新21-23
• 第二章 电磁环网功率环流的产生机理及其控制方法分析23-36
• 2.1 电磁环网的分类和几种典型结构23-24
• 2.2 电磁环网中功率环流的产生机理分析24-34
• 2.3 电磁环网中功率环流的本质与各种控制方法分析34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 UPFC潮流控制能力和计及UPFC的潮流计算方法36-54
• 3.1 UPFC基本结构与工作原理36-37
• 3.2 UPFC的潮流控制能力和P-Q传输特性研究37-40
• 3.3 UPFC在潮流计算中的稳态数学模型和各自优缺点分析40-45
• 3.3.1 电源型稳态模型41-42
• 3.3.2 附加节点功率注入模型42-43
• 3.3.3 其它三种模型43-45
• 3.4 计及UPFC的电网潮流计算方法程序开发与实现45-53
• 3.4.1 Newton-Raphson潮流计算方法若干要点说明45-47
• 3.4.2 UPFC在潮流计算中内部状态变量计算与约束变量检查47-49
• 3.4.2.1 UPFC等式约束和不等式约束47-49
• 3.4.2.2 UPFC迭代计算初值的计算49
• 3.4.3 计及UPFC的Newton-Raphson潮流计算方法若干要点说明49-50
• 3.4.4 计及UPFC的潮流计算方法程序开发与实现50-53
• 3.4.4.1 5 节点测试系统51
• 3.4.4.2 测试系统仿真与结果分析51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 VSC-HVDC潮流控制能力和计及VSC-HVDC的潮流计算方法54-61
• 4.1 VSC-HVDC基本结构与工作原理54-55
• 4.2 VSC-HVDC的潮流控制能力与稳态功率特性55-56
• 4.3 VSC-HVDC在潮流计算中的双电压源稳态数学模型56-57
• 4.4 计及VSC-HVDC的电网潮流计算方法程序开发与实现57-60
• 4.4.1 VSC-HVDC等式约束和不等式约束57-58
• 4.4.2 计及VSC-HVDC的潮流计算方法仿真测试与结果分析58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 改进粒子群算法求解UPFC和VSC-HVDC最优控制参数61-75
• 5.1 最优解求解方法以及改进粒子群算法61-67
• 5.1.1 标准粒子群算法61-62
• 5.1.2 改进粒子群算法62-67
• 5.2 计及UPFC和VSC-HVDC的电磁环网功率环流问题的仿真分析67-74
• 5.2.1 目标函数和约束条件67-68
• 5.2.2 算例仿真试验与结果分析68-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 全文总结与进一步研究展望75-76
• 6.1 全文总结75
• 6.2 进一步研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-84
• 附录84-85
• 一. 攻读硕士学位期间发表论文84
• 二. 攻读硕士学位期间参与科研项目84
• 三. 作者简介84-85

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本文编号：628510