基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略

由于电力电缆的电容效应,海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象,造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置,在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型,基于该模型分析了谐波谐振放大的原因;随后,采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式,推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性,设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压,从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明,所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压,改善电能质量。

基于变电站分布式潮流控制器的控制保护策略研究与应用

随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加,传统的集中式潮流控制策略在应对复杂的电力系统变化和需求时已显现出一定的局限性。为了提高电力系统的运行效率和稳定性,分布式潮流控制器逐渐成为一种备受关注的新型技术。文章提出一种基于分布式潮流控制器的控制保护策略,并详细研究了其在实际中的应用。

基于改进Jacobian-Free Newton-GMRES(m)的电力系统分布式潮流计算

为了提高互联电网分布式潮流算法的实用性,应尽可能减少协调计算中的交换信息。文中采用隐函数方式表示分布式潮流的边界协调方程,并采用具有自适应预处理能力的NewtonGMRES(m)方法构建分解协调算法。该方法具有Jacobian-Free特性,协调计算中只需要交换边界节点状态信息。以IEEE标准系统和大规模实际系统为算例的测试结果表明,新的分布式潮流算法具有较高的收敛性,数据交换接口简单,实用性强,适合于求解连续变化的分布式潮流问题。

分布式潮流控制器对系统功率控制的研究

为了深入研究分布式潮流控制器对系统功率控制的特性,得出分布式潮流控制器的串并联等效模型,给出分布式潮流控制器的控制系统。采用分布式静止无功补偿器单相等效电压源建模的方法对分布式功率潮流控制器的基波和三次谐波分别建立了系统模型,并建立了串并联变流器交换的三次谐波有功功率与直流电容的数学模型。基于该等效模型,推导了分布式潮流控制器的最大功率调控范围,设计了以串联侧基波电压为控制变量、线路有功无功为控制目标的串联侧基波控制器,得出了以三次谐波电压为控制变量、直流电压为控制目标的控制器。静动态仿真研究表明,所提出的分布式潮流控制器的数学模型和控制系统是正确的,为分布式潮流控制器的进一步研究提供了理论依据。

基于多指标效能分析的分布式潮流控制器选址定容优化策略

针对统一潮流控制器的推广受制于其可靠性及制造成本的问题,分布式潮流控制器(DPFC)应运而生,文中详细论述了DPFC的拓扑结构与工作原理,并对DPFC的特点及优势进行了分析。考虑到DPFC在电网中的安装位置及接入容量会直接影响其控制效能的发挥,制定了基于多指标效能分析的DPFC选址定容两阶段优化策略。首先,基于DPFC对系统潮流均衡的影响程度确定最优安装地点,然后再应用经济性成本/效益分析进行容量的优化。在IEEE 30节点系统中进行DPFC的优化配置以验证策略的可行性与有效性,仿真结果表明DPFC接入系统后能够有效改善电网多方面的效能。

基于子网边界等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法

电网互联而管理体制的分层分区对互联电网分布式潮流计算提出了实际需求。文中提出一种基于子网边界节点等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法。不同于Ward等值模型,提出仅保留区域联络线的子网的简化外网模型,避免了计算前的网络化简等值工作,减轻了协调层的参与程度和计算量,具有更好的分区独立性。采用异步迭代模式,通过交换内外边界节点的电压来更新外边界节点等值注入功率。对多个IEEE标准算例进行测试,并与其他方法进行比较,结果表明,所述模型和方法是有效的,适合在线应用。

一种分布式潮流控制方法研究

将用于统一潮流控制器串并联变流器间有功功率交换的公用直流电容去掉,在串联侧采用分布式串联补偿技术,形成一种分布式潮流控制方法。根据不同频率分量叉乘的积分为零,不同频率下的有功功率彼此独立的特性,得出变流器吸收某个频率的功率,可以发出等量的其他频率功率的结论。基于该结论,使用在三相系统中彼此独立的3次谐波,通过输电线路取代被去掉的公用直流电容实现该分布式潮流控制器串并联变流器间有功功率的交换。仿真结果表明:该装置不仅具有统一潮流控制器的所有功能,而且由于串并联变流器的彼此独立及串联侧多个变流器的使用,提高了装置的可靠性、降低了装置的成本。

分布式潮流控制器提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能研究

由于统一潮流控制器的广泛应用受制其可靠性及成本高昂等不足,分布式潮流控制器（unified power flow controller,DPFC）应运而生。为分析DPFC提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能,需要将该装置纳入大电网可靠性评估中。针对其分布式串联侧进行结构解析,从而确定DPFC的运行状态及空间转移模型,通过马尔科夫过程可求解出DPFC各状态平稳概率与故障/修复率。基于此,建立含DPFC的系统潮流计算模型,并提出从断面最大输电能力期望和供电可靠性两大角度来综合评价DPFC效能的研究方法。经IEEE-RTS79算例分析表明：所述方法能够有效评价DPFC在电网可靠性方面的改善能力,可以从可靠性角度来确定DPFC最优配置方案,从而为实际工程提供一定指导意义。

分布式潮流计算异步迭代模式的补充和改进

从原理上对基于异步迭代模式的互联系统分布式潮流计算方法进行了补充分析。每个子系统可以通过数据交换修正其外网的戴维南等值,通过构造基于边界节点状态量的不动点迭代格式,使得异步迭代计算能获得等同于全网潮流的计算效果。从实用性的角度补充说明了该算法的具体实现模式,将分布式计算分为实时等值、异步迭代初始化和异步迭代3个阶段,制定了各个阶段中协调层的代理机制,实现了各子系统间的完全异步运算。子系统可保留传统建模方式,加入和退出分布式计算可灵活选择,特别适合各控制中心之间分层分布能量管理系统(EMS)的应用。在IEEE118节点系统及一个实际系统的算例中验证了算法的收敛性。

基于潮流方程组拼接模式的互联系统分布式潮流计算

目前互联电力系统使用集中式和分布式建模2种思路来获得全局广域潮流解,2种思路各有优缺点。文中力图将两者的优点结合起来,提出了一种带有集中式特点的分布式潮流拼接算法。该算法将各子网的导纳矩阵、节点注入功率向量、节点类型信息向量拼接起来构成全局潮流方程组,据其在某个子网侧计算出全局潮流后,将其余子网的潮流数据传送回去从而获得全网的分布式潮流。拼接算法无需进行全网一体化建模或模型拼接,各子网间亦无需进行协调迭代计算,但所求得的潮流计算结果却与一体化建模时完全一致。在IEEE9节点系统上进行的数值仿真实验表明了所述拼接算法具有较突出的优势。

多层电力系统的异步迭代分布式潮流计算

构建了多层分布式潮流计算系统,研究了分布式潮流异步协调算法,并进行了两层和多层的异步迭代潮流计算。IEEE标准系统测试结果表明,通过选取合适的松弛因子,分布式潮流算法可获得较高收敛性,并能有效克服同步算法存在的同步等待问题,适用于在广域网络环境潮流计算。

分布式潮流控制器经济性评估方法与差异化规划研究

为实现考虑分布式潮流控制器（distributed power flow controller,DPFC）特点的效能评估及差异化规划问题,提出了DPFC经济性评估体系及规划模型。介绍了DPFC的结构及运行原理针。对DPFC的特性,统筹考虑了DPFC生命周期内产生的各项成本及运行效益,提出了差异化经济性评估指标,并分析了DPFC的布点位置、容量及串联侧分布个数对经济性指标的影响,在此基础上提出了DPFC差异化规划的优化配置模型。针对某省500k V电网算例进行仿真,通过电压薄弱点确定备选布点位置,然后通过求解DPFC差异化规划模型最终得到安装容量并确定了DPFC的最佳安装方案,证明了DPFC的控制作用及本文提出方法的有效性。

协调分布式潮流控制器串并联变流器能量交换的等效模型

由分布式潮流控制器的特性出发,建立了反映内部3次谐波能量动态交换的基于电流注入法和功率解耦控制法的分布式潮流控制器等效数学模型,设计了以3次谐波能量平衡为基础的串并联控制器。基于电力系统全数字仿真装置(ADPSS)的电磁暂态仿真功能和用户自定义模型功能,分别建立了分布式潮流控制器的仿真平台;基于该电磁暂态实验平台,通过分布式潮流控制器等效模型与电磁暂态模型仿真结果的对比分析,验证了所建分布式潮流控制器等效数学模型的正确性;基于机电暂态中用户自定义模型功能,在WSCC9系统和某500kV实际电网进行了稳态功率调控实验,证明了所建模型的有效性。

基于ward等值的分布式潮流计算

为了解决数据资源广域分布一体化潮流仿真分析问题,提出了一种基于ward等值的分布式潮流算法.该算法采用主从分区原理,将互联系统中的各子区域划分为主区域和从区域,并确定联络节点在不同区域的节点类型,使用ward等值原理,求出各分区边界节点的等值注入功率和阻抗的基础上,由主区域到各相邻从区域,依次采用牛顿法进行区域潮流计算,由此修正边界节点的电压和等值注入功率.如此反复迭代,直到一体化潮流收敛.该算法充分利用了ward等值对相邻区域的功率、电压和结构信息的全面反映,使一体化潮流计算具有更好的收敛性与收敛精度.通过IEEE30节点和实际系统181节点的仿真计算,验证了该方法在收敛性和收敛精度方面具有明显优势.

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。

基于两阶段优化的分布式潮流控制器配置方法

分布式潮流控制器(DPFC)作为一种布点灵活、易扩展的分布式柔性交流输电系统(FACTS)设备,可有效改善潮流分布、提升系统承载能力。然而DPFC的潮流控制效果在极大程度上依赖于其配置方案。为此,基于混合整数线性规划方法构建了电网承载能力和DPFC配置最优的两阶段优化数学模型:第1阶段模型考虑电网约束及DPFC物理和运行特性约束,实现系统承载能力的最大化;第2阶段模型将系统最大承载能力作为运行条件,通过优化DPFC的投资费用,确定DPFC安装位置及容量的最优配置信息。IEEE-RTS79及某地区实际电网中的算例结果表明了所提方法的有效性和合理性。

基于半定规划法的含分布式潮流控制器最优潮流

分布式潮流控制器能够灵活地提升现有线路的输电能力,从而降低系统运行成本,但该设备的引入会增加电力系统最优潮流问题的复杂度与非凸程度。针对分布式潮流控制器的结构及原理进行了分析,提出一种简化的稳态功率模型,并考虑到装置运行时各串联单元自身容量限制,给出实际电网中分布式潮流控制器线路的潮流可行域。基于此,采用对初值选取不敏感的半定规划法建立含分布式潮流控制器的系统最优潮流模型,并选用原对偶内点法进行求解。算例测试结果表明,所提方法能有效解决含分布式潮流控制器的系统潮流优化问题。

一种适用于配电网的新分布式潮流控制器拓扑

常规分布式潮流控制器(DPFC)需通过3次谐波电流以实现串联侧与系统的有功功率交换,串联侧所在支路首末端分别需△/YN、YN/△联结型变压器,因此在配电网中的安装地点受到一定限制。为此该文提出一种适用于配电网的新DPFC(NDPFC)拓扑;分析NDPFC工作原理,应用配电网典型系统验证其潮流调节范围与调控特性;此外,研究NDPFC串并联侧电磁暂态数学模型,为提高鲁棒性与控制精度,提出一种采用三环控制的串联侧Ⅰ、Ⅱ控制策略;最后,在不同配电网场景下,通过仿真验证了NDPFC可实现配电网综合潮流调控、补偿三相不平衡、促进新能源消纳,有效地提高了配电网电能质量。

基于人工鱼群算法的微电网分布式潮流控制器参数设计

分布式潮流控制器(distributed power flow controller,DPFC)功能强大,能够有选择性地控制所有影响输电线路潮流的参数,其串并联解耦结构解决了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在微电网潮流控制中的不足。DPFC的控制能力依赖自身控制器的控制性能,为了实现其对辐射型微电网多条线路潮流的快速平稳控制,在模糊变间距自调整控制的基础上,引入人工鱼群算法(artificial fish swarm algorithm,AFSA),对串并联模糊控制器的量化因子和比例因子寻优,进而优化模糊控制规则,提高系统的响应速度。运用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证,并与传统的比例-积分(proportional-intergral,PI)控制进行了对比。结果表明,采用AFSA模糊优化的DPFC能够快速跟踪潮流变化,维持公共连接点(common connection point,PCC)处母线电压保持恒定,响应速度快,超调量小,控制精度高。

对分布式潮流协调计算收敛机理的一种新分析

异步迭代模式下的分布式潮流分解协调计算外层迭代格式的构造取决于对分解协调计算收敛机理的分析和认识。将基于同心松弛概念的池塘理论加以扩展,用来分析边界等值注入误差在潮流计算中对各节点产生的影响。在此思路下提出了4个铺垫引论,据其对分解协调算法的收敛机理从同心松弛概念这一新角度做出了理论分析,并在此基础上提出了确定协调计算合并参数的新方法——直接选取法,再将其和原有方法进行了比较讨论,给出了已有的对收敛机理理论解释之间的联系。IEEE9、39、118节点系统上进行的数值仿真实验验证了本文的分析以及直接选取法的优点。