给定线路功率的控制潮流求解方法及应用

介绍一种新的控制潮流算法。该算法考虑了发电机有功—频率特性曲线和无功—电压特性曲线的调节特性,避免了常规潮流对PV、PQ及平衡点的假设,有效地解决了电力系统调度运行中通过调整发电机出力使某些重要线路的传输功率维持在给定值的问题。特别是系统受到负荷扰动时,该算法能快速确定各机组的出力。对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的。

发电机用功率表示的稳态控制潮流的分块降维算法

介绍一种将发电机用功率表示的控制潮流算法。给出了稳态控制潮流修正方程及其雅可比矩阵,并对修正方程进行分块降维,使降维后的修正方程系数矩阵具有比常规潮流雅可比矩阵更小的维数,再利用矩阵求逆修正引理进行分块求解。对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的。

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

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。

基于概率灵敏度的统一潮流控制器配置优化方法

提出一种电网运行费用对统一潮流控制器(UnifiedPowerFlow Controller,UPFC)的概率灵敏度指标,用于统一潮流控制器的安装位置的优化计算。推导了所述概率灵敏度指标的数学表达式,为求解该指标建立了考虑负荷随机性的含统一潮流控制器的随机最优潮流模型,其中,统一潮流控制器采用等效理想变压器模型,将变压器变比、移相角和对地可调电容3个变量作为统一潮流控制器的控制变量,有效避免了网络节点数量的增加;基于内点法和PEM(预测误差法)算法实现了含统一潮流控制器的随机最优潮流模型的求解,并实现了上述电网运行费用概率灵敏度指标的计算,根据概率灵敏度指标的大小,从概率角度选择统一潮流控制器的最优安装位置,最大程度减少了电网运行费用在较高费用区域的概率分布,并以5节点和14节点为例,对算法的有效性和可行性进行了验证。

级联型混合直流与UPFC的柔性潮流协调控制策略

级联型混合直流输电系统具有能抑制换相失败、传输大容量功率的优势。但当级联型混合直流低端模块化多电平换流器(MMC)采用主从控制时,若系统发生交直流故障或负荷突增,可能会产生电流不平衡问题,导致受端交流侧功率出现大范围反向传输及电压支撑能力下降。为解决该问题并增强受端电网的稳定性,针对级联型混合直流输电系统,提出一种基于统一潮流控制器(UPFC)的柔性潮流协调控制策略。研究了基于柔性交流输电(FACTS)设备统一潮流控制器(UPFC)的级联型混合直流系统柔性潮流控制特性,针对系统故障及大扰动时出现的功率返送及电压稳定性问题,提出基于UPFC的频率支撑策略和基于动态限幅的电压支撑策略。该策略将送端侧故障带来的功率扰动转移到受端交流系统UPFC所在线路,利用UPFC功率补偿能力进行协调,同时基于动态限幅控制策略,采用无功优先控制方式提高换流站无功输出能力。最后,在PSCAD–EMTDC平台搭建了含受端交流系统的级联型混合直流输电系统模型。首先,仿真了LCC直流电流指令值下降过程,结果表明,本文所提基于UPFC的协调控制策略可以有效地减小交流系统频率波动,抑制功率返送现象;其次,仿真了系统负荷突增过程,验证了动态限幅控制策略能更好地提升MMC对交流系统的电压支撑能力;最后,仿真了连锁故障过程,结果表明,所提协调控制策略能有效地实现对系统频率和电压支撑,抑制功率波动,提高了级联型混合直流系统及受端电网的稳定性。因此,本文提出的级联型混合直流与UPFC的柔性潮流协调控制策略具有有效性和可行性。

混合式潮流控制器关键参数设计与控制策略研究

随着分布式光伏等新能源接入电网的规模快速增长,给新能源电力汇聚、疏散、消纳和电网潮流优化控制带来严峻挑战。基于电力电子技术的柔性交流输电系统装置可有效提升输电网络的传输容量,由大容量Sen变压器(sen transformer,ST)和小容量统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)组成的混合式潮流控制器(hybrid unified power flow controller,HPFC)在实现潮流连续调节的基础上,能够有效提升装置的经济性,具有很好的应用前景。为了确保HPFC调节潮流的准确性和可靠性,给出了HPFC容量分配的一般性方法及其主电路参数确定方法;为解决ST机械有载分接开关和UPFC电力电子开关二者响应速度的协调问题,提出了一种基于预测电流控制的潮流控制策略,并在Simulink中搭建220 kV双回线路及三机九节点系统进行仿真。仿真结果验证了HPFC容量分配方法正确有效,且预测电流控制策略能够合理计算抽头位置,减缓过渡电流对HPFC控制系统的冲击,使系统功率快速调节至目标值。

适用于多并行线路功率平衡的电磁式潮流控制方法

随着电网互联互通进程推进,各区域电网之间依靠联络线连接成一个整体,其中,多并行线路在运行过程中可能出现潮流分布不平衡现象,这一点可能威胁电力系统的安全稳定运行。针对该问题,提出了一种由电压移相器和电压调节器串联组成的电磁式潮流控制器的拓扑结构,分析其潮流调控机理,并提出一种应用于多并行线路功率平衡调节的电磁式潮流控制器控制策略。通过坐标转化将三相电力系统电路方程转化在dq坐标下,实现对调节线路的有功、无功独立控制。双线路并联仿真结果表明,所提控制策略能够良好的应用于电磁式潮流控制器,针对负荷变动的电力系统具有良好的调节效果,调节误差小,采用电磁式潮流控制器具有很高的经济性和耐用性。

计及网络重构的旋转潮流控制器规划方法

为了在配电网中合理配置旋转潮流控制器(RPFC),提出一种计及网络内重构的区域间基于RPFC的柔性互联方法,搭建兼顾网络经济性与可靠性的双层模型。规划层对RPFC的选址定容进行求解,运行层制定配电网的重构方案与RPFC运行策略,同时评估故障状态下的网络可靠性。利用RPFC调节区域间互联线路的传输功率,促进新能源消纳,并配合网络重构以充分发挥网络灵活性,降低所需配置RPFC容量。综合考虑网络运行成本、停电损失成本、RPFC投资成本,采用改进蚁狮优化算法与二阶锥规划混合算法对模型进行求解,实现规划-运行双层互动。以改进的IEEE 33节点与IEEE 22节点互联网络为算例进行仿真,验证所提模型的有效性。

含混合型潮流控制器的风电并网系统潮流优化

混合型潮流控制器(hybrid power flow controller,HPFC)可以有效解决风电并网系统中存在的支路潮流过载问题,且相较于统一潮流控制器成本更低。针对现有的HPFC潮流优化研究尚未计及支路潮流最大值约束和风电不确定性的问题,提出一种基于场景削减的含HPFC风电并网系统最优潮流模型。首先,建立HPFC的功率注入模型,并推导了注入功率表达式;其次,采用K均值算法削减风电、负荷概率场景,通过CH(+)指标选择最优场景集合;最后,建立兼顾发电机运行成本、系统网络损耗、正常运行及N-1故障下的支路负载率的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法进行求解,利用模糊满意度函数在Pareto解集中筛选出折衷解。在MATLAB中仿真验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以计及风电不确定性,保证电网在不同场景下的安全经济运行。

新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究

直流潮流控制器是实现多端直流电网稳态潮流调节的关键装备,针对现有直流潮流控制器的局限性,通过在环形支路中串入输出直流电压可调节的级联子模块的方式,设计了一种新型多端口直流潮流控制器。首先,对所提控制器的拓扑结构和工作原理进行了阐述;然后,介绍了其控制策略和参数选择方法;最后,通过一个具有八条直流线路的五端直流电网的电磁暂态仿真案例对直流潮流控制器的性能进行验证。结果表明:所提控制器能够同时调节同一直流母线所连接的多条直流线路上的潮流,具有模块化和易扩展的优势。

采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明:基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。

混合潮流控制器阻抗特性分析及控制策略研究

随着新能源并网的占比不断提高,新能源输送通道受到电网结构及线路热稳定极限的限制。为此,提出一种混合型潮流控制器(HPFC)用于灵活、精准调控潮流,平衡潮流分布,提高断面输送能力。HPFC由无源移相器(PST)部分与有源级联H桥换流器(CHBC)部分组合而成,结合了PST调节潮流容量大与CHBC灵敏性高的优点,实现了对潮流的快速精准调节。首先,利用PST阻抗特性分析了潮流与PST挡位之间的非线性耦合关系,并提出一种基于sinh函数的变步长高效求解的迭代算法;其次,对PST有载调压过程进行仿真建模与暂态分析,推导出切换过程中PST输出电压解析式,为实现暂态应力协同控制(TSCC)提供理论基础;再次,针对有源CHBC与无源PST调节区域及速度之间的差异问题,提出一种潮流柔性协同控制策略,实现了暂态应力协同控制,减小了HPFC调控过程中对电网的潮流冲击及换流阀承受的应力集中;最后,基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了理论分析的正确性及协调控制策略的有效性。

新型电力系统中的潮流控制技术研究

文章探讨了新型电力系统中潮流控制技术的发展,特别是在可再生能源接入、智能电网建设、FACTS、HVDC等方面的应用。研究了静态和动态潮流控制技术,以及分布式和实时潮流控制技术的进展。通过案例研究,展示了这些技术如何提高电力系统的运行效率、安全性和灵活性。分析了国内外在潮流控制技术应用方面的实例,包括日本的HVDC工程和我国湖州的DPFC工程,突显潮流控制技术的实际效益和发展潜力。

光伏阵列输出变化下光伏并网点恒定潮流控制方法

随着可再生能源的大规模并网,光伏系统需要考虑更多控制目标,为此,提出了一种新型光伏并网点恒定潮流控制方法。首先,以分布式输出补偿原理为核心,构建分布式潮流控制结构;其次,利用相似日理论和BP神经网络预测出光伏阵列输出情况,推导出潮流恒定值;然后,以其误差累积量最小、总网损最小为目标,设置目标函数;最后,采用结合非线性递增策略的非线性扩散粒子群算法求解,获取最佳控制参数。结果显示,该控制方法实施70 h后,光伏并网运行网损均值为2.2 kW/h,证明了该方法的实用性。

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。

电磁混合式潮流控制器本体优化及控制

为了增强输电潮流可控性,提出了一种"Sen"变压器(ST)和统一潮流控制器(UPFC)公用激磁绕组的电磁混合式潮流控制器(EHPFC)。详细推导了ST和UPFC的最优容量配合关系,优化了EHPFC的控制策略。分析了EHPFC和UPFC对潮流调控的稳态特性和暂态特性。进一步采用PSD-BPA软件,研究了EHPFC对IEEE14节点复杂环网潮流的调控性能。搭建了双端系统传输潮流的硬件实验模型,对EHPFC调控潮流进行了模拟实验。仿真和实验结果表明,EHPFC可以在较低的成本下,实现和UPFC相同的潮流调控能力,同时弥补了ST无法进行连续潮流调节的不足,验证了EHPFC控制潮流的性能。

一种新型统一潮流控制器

传统统一潮流控制器(UPFC)价格昂贵,损耗高,谐波含量高,在电力系统中不能很好地推广使用。文中提出一种混合型UPFC,它由"Sen"Transformer(ST)和传统UPFC串联组成,ST通过控制普通的有载调压开关,实现360°离散可调串联电压,UPFC利用电力电子开关原理实现360°连续可调的串联电压,两者共同工作起到控制系统潮流的作用。与传统大容量UPFC相比,混合型UPFC使用小容量UPFC,能够达到大容量UPFC的潮流控制范围,具有成本低、效率高、电磁兼容性好、谐波含量低、易于实现的优点,解决了导致现阶段UPFC不能推广使用最为重要的成本问题。混合型UPFC是具有极高性价比和效率的潮流控制器件,具有广阔的应用前景。

基于节点电流注入法的UPFC潮流控制新方法研究

提出了一种基于节点电流注入法的改进的统一潮流控制器潮流控制的新方法:串联侧基于电流预测法实现对线路有功、无功功率的控制,并联侧用无功注入电流控制母线电压。利用电力系统综合程序(PSASP)的用户程序接口(UPI)功能,用C++语言编写了UPFC潮流控制模型的用户程序,与潮流程序交替求解,实现UPFC的控制功能。通过算例验证了该方法的正确性及有效性。所建模型无需改变UPFC两侧接入点的节点类型,控制灵活;基于节点电流注入法的思想对柔性交流输电系统控制器与其他商业软件的接口有借鉴意义。

UPFC的潮流控制与暂态稳定性研究

从UPFC控制潮流的基本原理出发 ,详细地讨论了它对线路潮流的调节情况 ,建立了利用UPFC控制潮流的 3种优化模型 ,并针对UPFC对潮流的控制受功角变化的影响较大的特点 ,提出了一种有效的分段潮流控制策略 :根据暂态过程的不同阶段 ,相应地改变UPFC的控制方式 ,从而可大幅度地改善系统的暂态稳定性。单机无穷大系统的暂态仿真结果表明 :分段潮流控制策略是有效的。

UPFC潮流控制与优化的研究

FACTS对电力系统暂态的控制作用已被广泛认可 ,但对稳态方面的作用仍需要进一步的研究。文中基于功率注入法 ,建立了统一潮流控制器 (UPFC)的稳态模型 ,分析了 UPFC的潮流控制特性 ,同时通过三维立体图像形象地显示出 UPFC的控制范围。基于该模型 ,UPFC的潮流控制研究可转化为一个优化问题的求解。通过求解最优潮流问题可得到 UPFC所在支路的传输功率、系统发电费用和系统网损。 IEEE— 1 4和 IEEE— 30节点系统的优化结果表明 :UPFC对系统局部范围内的潮流有相当大的调节作用 ,但对于系统范围内的经济性目标却作用有限。这说明 UPFC稳态控制能力依赖于系统的运行目标 ,因此 UPFC在稳态下的最佳控制策略应该是与相应运行方式相结合的区域目标下的优化控制。该结论对