含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流

摘要： 已有的多目标潮流优化模型和算法对含电压源换流器的高压直流输电（Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current, VSC-HVDC）不再适用。针对VSC-HVDC的特点,提出了以有功网损最小、电压水平最好（即电压的偏移量最小）、系统的静态电压稳定裕度最大及供电能力最大同时作为优化目标,从而构建了含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流模型;针对此模型连续变量和离散变量共存的特点,提出了内点法和NSGA2算法相结合的交替求解算法,可获得多个Pareto最优解,并具有较高的计算效率。最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

交直流混合电力系统快速潮流计算

针对交直流混合电力系统潮流算法计算量大、计算速度慢的缺点,提出一种基于广义特勒根定理的交直流混合电力系统快速潮流计算方法。该方法将修正方程的注入功率改为注入电流,得到基于统一迭代法的电流注入型潮流计算模型,该潮流模型既保留了统一迭代法的强收敛性,又降低了模型计算量。在此基础上,应用广义特勒根定理求解所建潮流模型,既减少修正方程求解量又提高了潮流求解速度。对22节点交直流混合电力系统进行仿真计算,仿真结果验证了该方法的正确性和快速性。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计解耦迭代算法

针对以电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)为基础的新一代高压直流输电,推导了直流系统的数学模型,以状态估计为着眼点,建立了交直流混合系统的状态估计模型,并在此基础上提出了一种解耦迭代算法。该算法根据雅克比矩阵的特点,运用数学方法对交流子系统和直流子系统进行严格解耦,从而将交直流混合系统分为交流子系统和直流子系统2部分,实现了交、直流子系统的分开迭代求解。计算过程中未做任何假设,因此完整计及了交、直流子系统间的耦合性,算法精度高,同时该算法在编制程序时可以充分利用纯交流系统的状态估计程序,因此具有良好的继承性。IEEE 14、IEEE 30、IEEE 57节点测试系统的仿真结果表明了所提算法的有效性。     

基于DIgSILENT的微电网三相不对称交直流潮流仿真研究

微电网中可能接入大量单相负荷,使得微电网多运行在不对称状态,因此传统的潮流计算方法不再适用于微电网。通过控制PWM并网换流器的控制策略,利用DIg SILENT软件,在微电网中采取不同的处理方法,并考虑微电网负荷的三相不平衡特性,进行微网的交直流仿真研究。仿真结果与传统方法相比具有一定的合理性和准确性,表明该方法可以很好地反映分布式电源的出力特性。     

含MMC交直流输电系统短路电流计算方法

该文基于模块化多电平换流器（MMC）的工作原理和暂态特性,对比了故障时MMC输出的短路电流与同步机电源输出的短路电流的异同,提出MMC短路电流计算模型。在分析MMC参与交流系统短路电流计算的机理后,提出采用叠加原理的含MMC电网短路电流的迭代计算方法,最后,基于PSCAD/EMTDC验证了该文所提算法的有效性。     

含换流器型电源电力系统的短路计算方法

随着分布式发电技术的快速发展,大量换流器型电源接入电网。其在故障暂态下控制模式的不确定性为现代电力系统的短路电流计算提出了新的挑战。首先,忽略了控制器的快速响应过程,建立了考虑控制模式切换的换流器型电源的故障分析模型,每种控制下的换流器故障动态均可通过等式约束和不等式约束进行描述。其次,提出了一种交替迭代算法,通过交替执行计算模块和判别模块来实现故障网络的求解。最后,利用PSCAD/EMTP软件验证了所提算法在不同故障位置和过渡电阻下的有效性。     

分布式电源接入贵州高压配网最大接入容量分析

文章提出了一种最大接入容量分析方法,并应用于贵州电网的实际规划中,得到不同DG接入高压配网时对节点电压影响的规律,并重点探讨了制约DG节点电压越限制约和线路输送容量限制制约的关系。研究结果表明,DG接入一般会使得节点电压升高,但当容量较大时,尤其是线路潮流出现反送时,由于线路中有功、无功损耗较大,接入DG的节点电压可能不升反降,使得节点电压不会过高而越限。同时,还根据贵州多地区的计算结果,对DG最大接入容量的制约因素的规律进行了分析总结。     

基于增广节点支路关联矩阵的前推回代潮流算法

含多电源的配电网进行优化调度分析时,对多个电气岛的潮流并行计算可提高计算效率。为了满足故障隔离、网络重构的需要,配电网在运行中会出现电气岛的供电区域及路径的改变,给配电网的拓扑分析及潮流计算带来麻烦。提出了基于增广节点支路关联矩阵的拓扑分析方法,该方法在基本的节点支路关联矩阵中增加了联络开关所在支路的信息,可以在不对节点重新编号的情况下分析拓扑改变后配电网的支路层次,还可以判断配电网是否有环、孤岛的存在,并为并行分析含多电气岛的配电网提供了基础。与前推回代法结合,可灵活计算配电网潮流,以支路功率的正负表示其实际流向。该方法简单、高效,并以IEEE-69节点算例验证了所提方法的正确性。     

考虑换流器伪量测建模的交直流混联电网状态估计方法

随着直流源储荷的接入与柔性直流电力电子设备的发展,含多种分布式电源（distributed generation, DG）的交直流混联电网被认为是未来电网的主流架构,这给系统操作带来了更多灵活性,但也加剧了量测数据不足的问题,使得系统状态估计求解更加困难。目前成熟的交流状态估计未计及直流系统状态量和量测量的特征及各类DG出力的不确定性,且通常默认换流器控制方式已知,控制方法未知时的伪量测建模技术有待研究。采用计及电压源换流器（voltage source converter, VSC）损耗的模型,对可观型VSC和不可观型VSC分别采用基于控制信息和基于高斯混合模型（Gaussian mixture model, GMM）的伪量测建模方法,在加权最小二乘法（weighted least squares, WLS）的基础上,提出一种改进的交直流混联电网状态估计算法。在经过修改的IEEE-14节点系统中进行大量仿真计算分析,结果表明所提算法不依赖于量测配置和调度中心与VSC间的通信过程,伪量测数据动态描述能力优于6次采样扩展卡尔曼滤波算法（extend Kalman filter, EKF）...     

基于遗传算法的含电力电子变压器交直流混合配电网优化配置

构建了含电力电子变压器(PET)的交直流混合配电网优化模型,基于该模型,以接入PET和分布式电源的IEEE33节点系统为例,采用遗传算法以系统网损最小为优化目标,以PET的端口量为优化变量进行优化配置,分析了优化结果 PET端口功率流动情况、分布式电源的总利用率、配电网总有功损耗及系统最末端的电压水平。算例结果表明,PET具有改善交直流配电网的潮流分布的功能。     

冗余电压数据干扰下的配网合环潮流计算方法改进研究

传统阻抗法在运算配网合环潮流时,受到冗余电压数据的干扰,存在计算结果精度不高,消耗时间较长的问题。因此提出基于前推回代的合环潮流计算方法,采用前推回代方法基于冗余电压干扰下的辐射状配网合环系统结构,基于节点迭代过程的运算结果,判断节点是否具备合环条件并对其进行调整和改进,当相邻两次迭代节点电压差模分量的最大值小于给定收敛值,说明迭代过程结束,获取节点电压值。采用三相潮流计算方法,获取配网合环中的网格参数,并对各节点电压进行初始化设置,对配网合环末端进行回推计算得到支路功率的分布情况,获取配网合环潮流计算值。实验结果说明,所提方法提高配网合环潮流计算精度,具有较高的收敛效率和运算效率。     

中压配电网接线模式技术性研究

在中压配电网接线模式理论研究中,其技术性包含诸多因素。通过构建理论分析模型,研究其供电可靠性、电压质量、供电能力,并提出了基于负荷分布的线损改进计算公式。所得的相关结论对城市电网规划人员具有一定的启示和指导作用。     

10kV交流配电电缆直流化改造供电能力研究

为满足大城市日益增长的用电需求,对10kV双回、直埋敷设电缆进行直流化改造,分析了交流电缆线路改为直流运行后的供电能力。首先确定改造后的直流接线方式为单极对称接线和双极接线;然后用ANSYS仿真软件对两种接线方式下的电缆进行热电耦合仿真,以确定电缆直流载流量和运行电压,并分析了电缆水平间距对载流量和运行电压的影响;最后以仿真结果为基础,考虑电压损失约束和线路损耗,分析了交、直流线路供电能力。结果表明,直流化改造后两种接线方式下的最大传输功率与供电距离均有一定的提升,且单极对称接线方式提升效果更加明显。     

光伏发电系统的新型DC/DC变换器设计

针对传统全桥DC/DC变换器存在的硬开关损耗和因开关管开关特性不一致使变压器原边磁芯单向饱和问题,设计了一种用于光伏发电系统中的移相ZVS全桥DC/DC变换器,控制电路采用基于芯片UC3875的双环反馈方案,驱动电路由专用驱动集成芯片IR2110S构成.不仅实现了开关管的软开关控制、降低开关损耗、提高系统效率,还可解决偏磁问题,使变压器的磁通密度工作接近于饱和点.实验样机的研制验证了设计的可靠性.     

直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

针对传统集中式光伏发电系统结构存在的问题,介绍了直流模块式光伏发电结构,并利用反激变换器作为直流模块式光伏发电系统的前级直流模块,采用变步长的滞环比较法实现光伏电池的最大功率跟踪控制,采用带有输入电压前馈控制的电压闭环控制策略实现直流母线的稳压控制。试验结果表明,该方案可行。     

统一潮流控制器注入电压及串联换流器容量优化计算研究

目的  采用统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)技术提高电网关键断面输电能力主要是通过向系统注入一定的串联电压,进而转移目标线路的潮流。 方法  文章重点针对关键送电断面,按照功能将区域电网划分为送端电网、互联网络和内部网络,按照高斯消去法将系统网络等值成两通道恒功率交换系统。在此基础上,分别针对单机无穷大系统和恒功率交换系统,基于能量守恒原理,应用向量法给出了UPFC投入前后,UPFC支路和等效支路之间电压、功角、阻抗、有功关系向量图,并利用经典功率传递函数,推导了UPFC的优化串联容量以及注入电压的计算方法。 结果  该计算方法简单实用,尤其适用于系统规划设计研究阶段。 结论  将上述方法应用于深圳电网实例计算,并与PSCAD仿真结果进行对比分析,验证了上述方法的有效性和实用性。     

配电网规划中电压等级的优化选择方法研究

电压等级的选择是配电网规划中的首要问题,特别是在中长期的配电网规划中。首先建立电压等级与投资和运行成本之间的函数关系,根据成本最小化原则,对电压等级进行优化,说明＂几何均值＂原则是所提出方法的特例;并且以建立的投资和运行成本函数为基础,对电压等级序列进行优化。以上海某地区的配电网为例,用所提出的电压等级优化方法进行电压等级可行性论证,证明本方法是非常有效的。     

基于BP神经网络的并联型有源电力滤波器直流侧电压PID控制设计

在传统的基于PI控制的有源电力滤波器直流侧电压控制方法的基础上,针对PI控制方法的不足,提出了基于BP神经网络的并联型有源电力滤波器直流侧电压的PID控制。该方法充分发挥了神经网络具有逼近任意非线性函数的能力,具有动态响应快、超调小、静态误差小的特点,并且实现简单,满足多种变化负载情况下的有源电力滤波器直流侧电压控制要求。对BP神经网络结构进行了设计并推导出隐含层和输出层加权系数计算公式,同时给出了BP神经网络学习算法流程图。通过Matlab对其控制效果进行了仿真研究。