含柔性直流电网的交直流系统潮流转移搜索与量化分析
发布时间：2021-08-24 11:03
在直流电网快速发展的时期,研究交直流系统各种故障下潮流转移分布情况具有重要意义。基于直流电网的运行特性,提出了一种适用于交直流电网的潮流转移量化分析方法。首先根据直流电网运行特性将交直流系统等效为交流系统并根据其图论特性对系统结构进行简化、分区。然后利用Floyd算法搜索潮流转移前k条最短路径。最后,应用分布系数法及等效发电量转移分布系数法分别计算了交流线路断线及换流站功率变化时所搜索出的前k条最短路径中所含支路的潮流转移分布情况。为验证该方法的有效性,将该算法的计算结果与电力系统分析综合程序（PSASP）中的计算结果进行了对比。计算结果表明,所提方法能正确搜索潮流转移路径,且计算潮流与PSASP程序计算结果误差小,为后续交直流系统快速潮流控制奠定了理论基础。
【文章来源】：高电压技术. 2019,45(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
前k条最短路径搜索算法流程图Fig.2Flowchartofsearchingthekshortestpaths
算搜索出的路径中所含支路的潮流变化即可，可大大简化计算过程。3算例分析为验证本文所提方法的有效性，采用嵌入四端柔性直流电网的新英格兰10机39节点交直流系统进行验证，原标准系统数据见文献[22]，其中31号节点为平衡节点，本文取平衡节点为参考节点。在原系统中去掉交流线路4-5,5-6,4-14，并在节点4,5,6,14处接入换流站，其余系统参数不变，保持系统潮流基本不变。VSC1、VSC2、VSC3、VSC4分别与母线4、5、6、14相连，四端柔性直流电网拓扑结构如图3所示。直流电网参数如表1所示。按照本文方法，将直流换流站等效为恒功率负荷，并依据图论进行预处理分区之后的系统模型如图4所示。图中短虚线表示直流电网的连接情况，不参与路径搜索。为了验证本文提出的潮流转移量化分析方法的有效性，在PSASP软件中搭建含四端柔性直流电网的10机39节点模型，针对以下故障分别进行仿真，并将仿真得到的实际潮流与本文所提方法的计算得到的计算潮流进行对比。本文潮流转移分析的分两种情况进行。图2前k条最短路径搜索算法流程图Fig.2Flowchartofsearchingthekshortestpaths图3四端柔性直流电网拓扑结构Fig.3TopologystructureofVSC-HVDCgrid3.1交流线路开断时潮流转移分析对线路开断时的潮流转移进行分析时，以断开线路始端为起始节点，断开线路末端为末节点，应用本文第2章方法搜索出前k条最短路径，然后针对搜索出的最短路径，应用1.2节式(1)计算出最短
2558高电压技术2019,45(8)表1直流电网参数Table1ParametersofVSC-HVDCgrid换流站名称直流电压/kV控制方式VSC1400P=425MWQ=0VSC2400P=317MWQ=0VSC3400Udc=1.0Q=0VSC4400P=262MWQ=0图4加入直流电网之后系统网络拓扑分区Fig.4TopologyofsystemwithVSC-HVDCgrid路径上所有线路的潮流转移分布系数，并利用计算出的分布系数根据式(2)计算出最短路径上所有支路上的新潮流。本文以线路3-18开断为例，搜索潮流转移路径，并计算响应线路的潮流转移分布系数如表2所示(表中潮流转移路径长度以电抗标幺值为单位，阻抗其基准值以文献[22]给定的39节点系统的基准容量100MVA和基准电压345kV计算得出)。通过表2中的潮流转移分布系数求得的计算潮流与PSASP软件仿真得到的实际潮流的对比情况如表3所示。从表2的结果可以看出，搜索出的潮流转移最短路径上线路的潮流转移分布系数明显大于次最短路径上线路的潮流转移分布系数，线路3-18断开引起的潮流转移主要通过最短路径上的线路承担。从表3可以看出，采用本文潮流转移量化分析方法求得的新潮流和实际新潮流数值上非常接近，存在些许误差是由于本文采用的近似直流潮流模型引起的，但计算误差特别校说明本文基于分布系数法的断线潮流转移量化分析算法在交直流电网快速潮流分析中有较高的可信度，能满足快速潮流转移估算的要求。表2线路3-18开断时潮流转移路径搜索结果Table2Searchingresultsofline3-18removal路径长度潮流转移分布系数3-2-25-26-27-17-180.0962(3-18)3-2d=1.0000(3-18)(3-18)(3-18)2-2525-2626-27d=d=d=0.7399(3-18)27-17d=0.7399(3-18)17-18d=1.00003-2-1-39-9-8-7-
【参考文献】：
期刊论文
[1]中高压直流开断技术[J]. 吴翊,荣命哲,钟建英,杨飞,吴益飞,韩桂全. 高电压技术. 2018(02)
[2]考虑Prim分区和机组调整的连锁过载控制策略[J]. 张晶晶,杨洋,丁明,钱宇骋,骆婷婷. 高电压技术. 2017(11)
[3]直流电网建模分析与阻尼控制研究[J]. 李云丰,汤广福,吴亚楠,杨杰. 中国电机工程学报. 2017(12)
[4]直流电网潮流分析与控制研究综述[J]. 李国庆,边竞,王鹤,杨洋,王浩翔. 高电压技术. 2017(04)
[5]柔性直流输电网的故障保护原理研究[J]. 徐政,刘高任,张哲任. 高电压技术. 2017(01)
[6]基于虚拟支路模型与FTIL的多支路开断潮流转移搜索新算法[J]. 任建文,何培成,李刚. 电网技术. 2017(01)
[7]柔性直流输电系统控制研究综述[J]. 李兴源,曾琦,王渝红,张英敏. 高电压技术. 2016(10)
[8]先进交直流输电技术在中国的发展与应用[J]. 汤广福,庞辉,贺之渊. 中国电机工程学报. 2016(07)
[9]直流电网潮流分级分区控制方法[J]. 谢竹君,林卫星,张珂,姚伟,文劲宇. 中国电机工程学报. 2016(07)
[10]基于广度优先法的多支路连锁切除潮流转移快速搜索算法[J]. 刘献超,任建文,渠卫东. 电力系统自动化. 2015(13)
博士论文
[1]电力系统连续体机电波模型与机电扰动传播研究[D]. 王德林.西南交通大学 2007
本文编号：3359868
【文章来源】：高电压技术. 2019,45(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
前k条最短路径搜索算法流程图Fig.2Flowchartofsearchingthekshortestpaths
算搜索出的路径中所含支路的潮流变化即可，可大大简化计算过程。3算例分析为验证本文所提方法的有效性，采用嵌入四端柔性直流电网的新英格兰10机39节点交直流系统进行验证，原标准系统数据见文献[22]，其中31号节点为平衡节点，本文取平衡节点为参考节点。在原系统中去掉交流线路4-5,5-6,4-14，并在节点4,5,6,14处接入换流站，其余系统参数不变，保持系统潮流基本不变。VSC1、VSC2、VSC3、VSC4分别与母线4、5、6、14相连，四端柔性直流电网拓扑结构如图3所示。直流电网参数如表1所示。按照本文方法，将直流换流站等效为恒功率负荷，并依据图论进行预处理分区之后的系统模型如图4所示。图中短虚线表示直流电网的连接情况，不参与路径搜索。为了验证本文提出的潮流转移量化分析方法的有效性，在PSASP软件中搭建含四端柔性直流电网的10机39节点模型，针对以下故障分别进行仿真，并将仿真得到的实际潮流与本文所提方法的计算得到的计算潮流进行对比。本文潮流转移分析的分两种情况进行。图2前k条最短路径搜索算法流程图Fig.2Flowchartofsearchingthekshortestpaths图3四端柔性直流电网拓扑结构Fig.3TopologystructureofVSC-HVDCgrid3.1交流线路开断时潮流转移分析对线路开断时的潮流转移进行分析时，以断开线路始端为起始节点，断开线路末端为末节点，应用本文第2章方法搜索出前k条最短路径，然后针对搜索出的最短路径，应用1.2节式(1)计算出最短
2558高电压技术2019,45(8)表1直流电网参数Table1ParametersofVSC-HVDCgrid换流站名称直流电压/kV控制方式VSC1400P=425MWQ=0VSC2400P=317MWQ=0VSC3400Udc=1.0Q=0VSC4400P=262MWQ=0图4加入直流电网之后系统网络拓扑分区Fig.4TopologyofsystemwithVSC-HVDCgrid路径上所有线路的潮流转移分布系数，并利用计算出的分布系数根据式(2)计算出最短路径上所有支路上的新潮流。本文以线路3-18开断为例，搜索潮流转移路径，并计算响应线路的潮流转移分布系数如表2所示(表中潮流转移路径长度以电抗标幺值为单位，阻抗其基准值以文献[22]给定的39节点系统的基准容量100MVA和基准电压345kV计算得出)。通过表2中的潮流转移分布系数求得的计算潮流与PSASP软件仿真得到的实际潮流的对比情况如表3所示。从表2的结果可以看出，搜索出的潮流转移最短路径上线路的潮流转移分布系数明显大于次最短路径上线路的潮流转移分布系数，线路3-18断开引起的潮流转移主要通过最短路径上的线路承担。从表3可以看出，采用本文潮流转移量化分析方法求得的新潮流和实际新潮流数值上非常接近，存在些许误差是由于本文采用的近似直流潮流模型引起的，但计算误差特别校说明本文基于分布系数法的断线潮流转移量化分析算法在交直流电网快速潮流分析中有较高的可信度，能满足快速潮流转移估算的要求。表2线路3-18开断时潮流转移路径搜索结果Table2Searchingresultsofline3-18removal路径长度潮流转移分布系数3-2-25-26-27-17-180.0962(3-18)3-2d=1.0000(3-18)(3-18)(3-18)2-2525-2626-27d=d=d=0.7399(3-18)27-17d=0.7399(3-18)17-18d=1.00003-2-1-39-9-8-7-
【参考文献】：
期刊论文
[1]中高压直流开断技术[J]. 吴翊,荣命哲,钟建英,杨飞,吴益飞,韩桂全. 高电压技术. 2018(02)
[2]考虑Prim分区和机组调整的连锁过载控制策略[J]. 张晶晶,杨洋,丁明,钱宇骋,骆婷婷. 高电压技术. 2017(11)
[3]直流电网建模分析与阻尼控制研究[J]. 李云丰,汤广福,吴亚楠,杨杰. 中国电机工程学报. 2017(12)
[4]直流电网潮流分析与控制研究综述[J]. 李国庆,边竞,王鹤,杨洋,王浩翔. 高电压技术. 2017(04)
[5]柔性直流输电网的故障保护原理研究[J]. 徐政,刘高任,张哲任. 高电压技术. 2017(01)
[6]基于虚拟支路模型与FTIL的多支路开断潮流转移搜索新算法[J]. 任建文,何培成,李刚. 电网技术. 2017(01)
[7]柔性直流输电系统控制研究综述[J]. 李兴源,曾琦,王渝红,张英敏. 高电压技术. 2016(10)
[8]先进交直流输电技术在中国的发展与应用[J]. 汤广福,庞辉,贺之渊. 中国电机工程学报. 2016(07)
[9]直流电网潮流分级分区控制方法[J]. 谢竹君,林卫星,张珂,姚伟,文劲宇. 中国电机工程学报. 2016(07)
[10]基于广度优先法的多支路连锁切除潮流转移快速搜索算法[J]. 刘献超,任建文,渠卫东. 电力系统自动化. 2015(13)
博士论文
[1]电力系统连续体机电波模型与机电扰动传播研究[D]. 王德林.西南交通大学 2007
本文编号：3359868
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