AC-DC-AC变换器的直接谐波计算及其可行性

为了简化AC-DC-AC变换器复杂的谐波计算过程,采用直接谐波计算对变换器进行了谐波分析。根据谐波向量及其序量特性研究了变换器系统中PWM逆变器的电压电流传递规律,并由此获得整个AC-DC-AC变换器的直接谐波计算方法。该法可由供电端交流电压求得同侧各次谐波电流的向量表达式而勿需交流侧和直流侧的迭代过程。对该算法进行了时域仿真验证,对直接谐波计算的可行性分析证明该法算法简单,步骤明确,尤其适用于干线电压畸变小、变换器多的场合。

含VSC-MTDC的交直流系统潮流算法

多端柔性直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal direct current system,VSC-MTDC)是在两端直流输电基础上发展而来的直流输电系统,可靠性高、适用于海上风电并网等场景,相应的控制策略更加多样,其潮流模型也更加复杂。该文分析VSC换流站和MTDC的稳态模型,研究可适用于VSC-MTDC的不同拓扑和连接方式的潮流模型;研究多端直流各种控制策略潮流计算模型的不同点并推导出其方程。在此基础上,提出一种兼具统一迭代法和交替迭代法优点的含VSC-MTDC交直流系统潮流算法,给出初值和边界条件求解方法,对于不同直流拓扑和交流系统都能够进行求解。最后通过2个实际算例验证该文潮流模型的有效性和收敛性,对于不同控制方式、不同运行场景和直流拓扑都能够迅速、稳定收敛。

含DCPFC的交直流混合系统多目标最优潮流研究

为了实现电网内部潮流的有效控制,对含有直流潮流控制器(DCPFC)的交直流混合系统最优潮流进行研究。首先针对电压源型DCPFC提出了一种基于等效电阻的外特性等效模型,据此利用传统牛顿–拉夫逊法推导出含有DCPFC的直流潮流计算方法。然后以系统网损和性能指标最小化为目标构建交直流系统多目标最优潮流模型,运用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)优化该模型,得到均匀分布的最优解集。最后利用MATLAB验证该潮流计算方法的正确性和遗传优化算法的有效性,为交直流电网的潮流分析和实现DCPFC的优化配置奠定了良好的基础。

基于交替迭代法的MMC-MTDC交直流混合系统的潮流分析

为解决大规模新型可再生能源的并网和消纳问题,多端柔性交、直流混合输电系统成为近年来研究的热点,且潮流计算分析又是研究其稳定控制及故障分析的基础.对此,建立了基于模块化多电平换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)的稳态潮流计算数学模型,提出了MMC-MTDC交直流混合系统潮流计算的交替迭代求解法,对交流子系统采用传统的牛顿-拉夫逊计算方法,对直流子系统则采用节点阻抗矩阵形式的Gauss-Seidel方法.最后,在MATLAB软件平台编写交替迭代算法程序,以改进的IEEE 9和IEEE 22节点且包含三端MMC-MTDC的交直流混合系统为例进行仿真计算,结果表明所提出的交替迭代求解法具有收敛速度快、准确性高的优点.

基于改进牛顿法的VSC-HVDC潮流计算

根据电压源换流器(VSC)新型高压直流输电(HVDC)的稳态特性和控制方式,建立了含VSC-HVDC稳态潮流计算数学模型,分别采用牛顿法、简化牛顿法、三阶收敛牛顿法和六阶收敛牛顿法进行潮流求解,仿真验证了各算法在VSC-HVDC不同控制方式下的有效性,并对各种算法的计算速度作了比较,并在此基础上提出了2种混合算法,仿真验证了其优越性。

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。

具有2.414阶收敛速率的VSC-HVDC系统改进潮流算法

相比传统高压直流输电HVDC(high voltage direct arrent),基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based HVDC)具有较多独特优势,是智能电网发展具有代表性的关键技术之一。首先,基于VSC-HVDC稳态模型的标幺制处理分析了VSC-HVDC的稳态方程,并给出了适用于求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的统一法迭代形式;进而,通过计算预估值和校正值2个步骤,利用具有2.414阶次收敛速率的改进牛顿-拉夫逊法修正交直流系统的雅可比矩阵,以节省程序迭代过程中的数据存储空间,加快程序执行调用的速度,从而提高雅可比矩阵的计算速率。最后,基于修改后的IEEE标准算例,从交直流潮流结果、控制方式、算法效率等方面的对比分析,验证了该方法求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的有效性和正确性。

考虑控制系统的LCC-HVDC直流电流暂态特性分析与交流短路电流近似解析方法

短路电流是电网规划的关键依据之一,特别是在交直混联系统中。当混合输电系统的交流侧发生故障时,直流电流的变化对交流短路电流有着直接影响,此外由于LCC-HVDC的直流控制系统对故障后直流电流暂态过程有着重要影响,因此该文针对LCC-HVDC受端交流系统故障,提出计及控制系统的直流电流暂态全过程的时域分段近似解析计算方法。首先分析受端交流母线发生三相短路故障后逆变侧换流器的换相失败暂态过程,并阐述故障后直流系统向逆变侧交流系统贡献直流电流的原理。其次,根据直流控制系统的结构和暂态响应特性,分段建立其传递函数模型。最后,将受控量的频域表达式经过拉式反变换,得到时域下的直流电流分段解析式,并进一步得到考虑直流电流贡献的逆变侧交流短路电流的近似解析结果,通过与实际仿真进行对比,验证提出的直流电流计算方法的正确性。该近似解析结果能够较为准确描述故障后逆变侧交流电流的暂态全过程,为线路保护定值和断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。

HVDC输电用直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算

本文按照国标GB/T 20993—2012《高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器》关于热稳定性试验的基本要求,提出了直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算方法,并结合工程实际给出了具体的算例,供有关技术人员参考。

AC current automatic calibration using two different TCC designs

AC currents are automatically calibrated by two different thermal current converter(TCC)designs.The two designs are different in the used number of the thermal-elements(TEs).Consequently they differ in their output electro motive force(EMF).Studying the effect of changing the output EMF is done in this paper through calibrating AC currents.5 mA and 5 A are accurately calibrated at different frequencies 55 Hz,1 kHz and10 kHz by the two TCCs.A comparison is made between the results to evaluate the effect of the output EMF value on the accuracy and the uncertainty of the low and higher AC current calibration.A LabVIEW program is designed for this accurate automatic calibration to overcome the problems of the manual calibration on the thermal converters.

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。

面向交直流混联系统的潮流计算数据生成策略

随着电力系统中多类型直流线路占比的逐步提升,调度系统与异构平台间的潮流数据交换需求明显增大,亟需研究新形态下交直流混联系统的潮流计算数据生成问题。该文从拓扑转换、网络拓扑分析、设备建模以及数据生成策略4个主要步骤,实现含交直流系统的基于可扩展标记语言的通用信息模型(common information model/extensible markup language,CIM/XML)数据到潮流计算输入数据的转换。首先,该文从设备间开关拓扑的角度,进行深度优先算法(depth first search,DFS)搜索和设备拓扑拼接,实现开关/节点模型到母线/支路模型的转换;其次,在筛选出活拓扑岛、剔除不带电设备后,着重分析了CIM/XML中换流器建模对交直流节点选取的影响,进而提出了直流节点选取规则和具备普适性的直流数据生成策略。最后,以某地调度500kV及以上交直流网络导出的CIM/XML数据为算例,潮流计算结果与数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测数据比对验证所提策略的有效性。

含多电力电子变压器的交直流混合配电网潮流计算方法

由于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)端口特性难以解析描述,从而导致含多PET和分布式能源的交直流混合配电网在潮流计算时难以生成雅克比矩阵,为此,提出基于交替迭代法的潮流计算方法。首先,构建等效受控源对,以解耦PET多端口间的相互影响关系,获得适用于潮流计算的PET解耦模型。其次,通过合理划分控制模式,以反映不同端口控制模式对PET各部分潮流计算方程与潮流计算次序的影响,从而获得不同控制模式下的PET潮流计算方程。然后,推导计及端口控制模式、多PET协调控制方式的含PET多运行场景的配电网潮流方程。最后,以端口电压和功率为解耦变量,通过交替迭代算法实现含多PET的交直流混合配电网潮流计算。以IEEE33节点拓展构建的交直流混合配电网为例,将所提方法的计算结果与基于详细模型的仿真结果进行对比,验证所提方法的准确性。

基于波形距离系数的逆变站近区交流线路保护方向元件

逆变站仅有单回出线时,若逆变站近区交流线路发生故障,逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后,指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征,提出了利用测量电压、电流推算交流边界元件电流的电磁暂态计算方法。最后,利用时域中的交流线路电流与交流边界元件电流之间的波形距离系数在正方向和反方向故障下的差异,提出了一种新的方向判别原理,并通过大量仿真对其性能进行了验证。仿真结果表明,所提方向元件能准确识别故障方向,具有较高的可靠性和灵敏度。

交直流配电网潮流计算与多时间尺度优化调度方法

随着可再生能源与电力产业的深度融合,交直流配电网的运行和调度面临的压力逐渐增加。对此,文章围绕交直流配电网潮流计算与多时间尺度优化调度方法进行深度解析。以MPC为基础构建多时间尺度优化调度模型,通过算例分析的方式对上述模型加以应用,对比潮流计算方法和传统潮流计算方法,详细说明该方法在配电网稳定运行过程中发挥的作用。最后得出相应的结论,以望借鉴。

多种控制方式下交直流系统潮流算法改进

在对交替迭代法进行研究的基础上,发现直流输电系统系数矩阵在某种控制方式下可能奇异,对该系数矩阵在各种不同控制方式下的可逆性进行了分析和证明,指出直流输电系统方程系数矩阵可能出现不可逆的运行情况,并提出了在这些情况下交直流潮流算法的改进方法。文中提出的改进交替求解法经过实验测试,效果令人满意。

基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法

随着直流输电比例的不断增加,以交流输电为主的电网,其潮流计算必将考虑直流输电影响以及交直流关联的机制等基础问题。为此,文中根据直流输电单元的物理方程,以及其不同控制方式间的相通性,在潮流计算中增加直流输电单元的直流电流作为状态变量,以实现直流输电单元与交流(整流、逆变)系统的有机关联。由此建立交直流混合潮流模型,并基于牛顿法进行求解。该研究在力求保留交直流潮流关联机制前提下,使雅可比矩阵维数最小,实现交直流潮流关联机制的直接可观,为评价或调控交直流混合电网提供基础工具。以22节点系统为例,验证了所提算法的有效性。

精密宽频开尔文电桥的研制

为了在直流到100kHz的宽频范围内能精密测量、校准交流电阻国家标准中1Ω～10kΩ的交流标准电阻器，研制出一款交直流通用的开尔文电桥；并采用替代法，以考察100Ω、1kΩ双螺旋线绕结构交流标准电阻器的频率特性为例，试验验证了所研制的电桥具有准确度高、操作简单及工作频带宽等优点，达到了所需的技术指标要求。

多端互联交直流配电网的潮流分层控制策略及算法

随着直流配电系统的提出与发展,传统配电网的网架结构与运行方式正在逐渐改变,未来会形成交直流混联的配电网新型供电模式,交直流之间的电气量耦合给潮流的有序控制以及混联求解都带来了新的挑战。为此,提出了多端互联的交直流配电网分层潮流控制策略,实现交直流电压的有序控制。第一层控制由交直流互联的换流器实现,采用下垂控制均摊直流配电网内的负荷,并根据下垂曲线对直流母线电压进行控制。第二层控制由具有调压功能的分布式电源实现,维持就地电压平衡。第三层控制由电压调节器实现,进行区域电压调整。针对交直流配电网的特点,提出了高斯—牛顿交直流混合潮流算法,提高了算法的收敛性能。最后,在改进的IEEE 123节点系统上进行了测试,验证了所述控制策略及算法的有效性与正确性。