基于灵敏度的呼辽交直流混合输电系统电压稳定性分析

结合呼辽直流输电系统,基于灵敏度分析方法研究了该系统的电压静态稳定性问题。首先,推导了交直流混合输电系统的灵敏度计算方法,在此基础上分别计算交流输电系统几个重要节点电压幅值对直流通道和交流通道输送的有功和消耗的无功的灵敏度矩阵,直流系统不同控制方式对直流系统输送的有功和消耗的无功的灵敏度矩阵以及不同控制方式下几个重要节点的电压灵敏度。结合上述电压静态稳定的灵敏度指标,研究了呼辽交直流混合输电系统的运行控制方式和提高电压稳定性的措施,为呼辽交直流混合输电系统的安全、稳定运行提供技术参考。     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

考虑直流输电的电力系统无功备用优化

目前无功备用研究较少涉及包含直流输电线路的电力系统。提出一种针对交直流混联系统的电力系统无功备用优化模型。基于交直流混联潮流方程,该模型首先利用发电机端电压及无功功率控制灵敏度定义直流输电系统的有效无功备用。以此为目标,在考虑各种系统约束的情况下建立考虑交直流混联的电力系统无功备用优化模型。针对无功备用优化模型耦合两个运行状态而难以准确求解的缺陷,提出一种解耦方法进行求解。对改进IEEE 39节点系统的算例分析结果表明,所提无功备用定义可有效衡量系统的无功电压水平,而所提模型可以有效提高含直流输电线路电力系统的无功备用和电压稳定裕度,保障电力系统的安全稳定性。     

电力系统分区法确定交直流系统的最佳无功补偿点

针对复杂、大规模交直流混合输电影响电力稳定运行及无功不宜远距离传输的问题,笔者提出一种提高交直流系统裕度的方法,即利用特征值法分析各节点的电压稳定灵敏度,并在此基础上利用电力系统的分区法将交直流系统分成几个耦合性强的区域,寻找到最佳无功补偿点,然后通过计算补偿,加大系统负荷稳定裕度,以提高交直流系统的静态电压稳定性。通过改进后IEEE-30的节点算例仿真计算,验证了本方法的有效性。     

典型直流落点无功补偿方式对近区交流系统静态电压稳定影响研究

研究了直流落点不同无功补偿方式对交流电力系统静态电压稳定的影响。当直流落点采用固定电容器补偿时,可将该节点看作PQ节点;而采用大容量同步调相机补偿时,该节点可看作PV节点。基于计及负荷静态电压特性的交直流电力系统连续潮流方法,分析了直流落点分别为PQ节点和PV节点下,直流落点近区交流系统的静态电压稳定性,得出直流落点采用大容量同步调相机进行无功补偿有助于提高近区交流系统的静态电压稳定性。     

考虑无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法

直流换流站的无功控制策略直接影响交直流电网之间的无功功率交换和电压运行情况,而现有潮流计算方法由于忽略交直流电网之间的无功电压作用,导致计算结果的准确性较低。为此,提出一种考虑直流换流站无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法。首先对交直流系统进行功率解耦,交流系统潮流计算时将直流等效为恒功率节点,进而根据交流侧母线电压结果计算换流变压器的分接头;然后将交流系统潮流方程进行PQ解耦,建立包含直流无功控制策略、直流侧潮流方程以及交流系统无功功率约束的无功优化模型,采用内点法求解得到电网电压和直流控制变量的准确解;最后以4回直流接入下的江苏电网为例进行仿真计算,结果证明了所提算法的有效性。     

电力系统电压安全灵敏度的分析方法研究

针对目前的电力系统薄弱节点识别方法普遍存在难以适应互联大电网电压稳定计算和分析的问题,提出一种基于当前状态下的电压安全灵敏度分析方法。利用雅可比矩阵数学模型建立了评价节点薄弱程度的指标,对补偿前后的节点系统电压偏移量进行比较分析,依据薄弱节点的排序来确定系统的无功补偿方案。以IEEE14节点系统为例进行电压安全灵敏度计算分析,结果表明,所提出的薄弱节点指标能有效提取系统的薄弱节点,在薄弱节点进行无功补偿时系统电压幅值提高最大。     

考虑直流电压交互影响的交直流混联系统无功规划

多馈入直流将对交直流混联系统的安全稳定运行产生重大影响。提出适用于交直流混联系统中直流输电间的系统和平均电压交互影响因子的定量计算方法;提出一种考虑直流输电间电压交互影响的交直流混联系统无功规划方法,上层规划以降低直流系统间电压交互影响为目标,下层规划以降低网损和无功投资成本最小为目标。IEEE 39节点扩展系统的无功规划仿真和分析表明,所提方法对交直流混联系统的电压稳定性具有良好的改善作用。     

基于BX型潮流算法的无功电压灵敏度校正方法研究

随着社会生产和生活水平的提高,电压质量问题日益突出,已成为当前电能质量的主要矛盾之一。研究了基于灵敏度的电力系统无功电压校正,详细论述了无功电压校正的方法,根据可调无功节点对需要校正电压节点进行灵敏度计算,并且利用IEEE-5节点系统作为算例进行了校正分析。     

电力系统无功源最佳配置地点的研究

将先导节点的概念应用于电力系统无功配置,给出考虑了随机负荷且易 于实现的先导节点选择算法,提出了确定无功源最佳配置地点的一整套方法。该方法可使无 功源得到最有效地配置,使得从全网的角度看,各节点电压偏移最小。经过仿真计算 比较,表明该方法可找到电力系统无功源的最佳配置地点,并对提高电力系统的电压稳定性 有很好的效果。     

考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化

提出了一种考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化方法,研究负荷模型的不确定性对交直流系统无功优化的影响。本文将系统有功损耗最小、系统电压稳定裕度最大作为目标函数,基于负荷误差的正态分布特征,并利用二层规划理论方法,建立考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化数学模型。针对交直流无功优化非线性、多变量、多约束的特点,采用内点法和遗传算法相结合的混合优化算法求解上层模型,下层模型采用实数编码的改进遗传算法求解。采用基于IEEE30标准节点改进的交直流算例对提出的方法进行验证,结果验证了本文提出方法的可行性及有效性。     

直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响

采用灵敏度分析方法对交直流输电系统稳态运行条件下的相互影响作了详细分析。分析了直流输电系统控制参数变化对直流输电系统输送的有功功率和需要的无功功率的影响,进而导致交直流连接节点电压的变化情况。采用解耦求解与联合求解2种方法讨论了不同控制方式下,直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响。结合交直流输电系统的计算结果,总结了直流输电系统电压设定值、电流设定值、触发角(或熄弧角)设定值、功率设定值以及换流变压器变比对换流器有功功率和无功功率的影响,以及这些控制量对交直流连接母线电压幅值的影响。其影响的大小和方向取决于系统采用的控制方式以及系统网络参数。运用所提出的方法易从计算得到的灵敏度矩阵中分析交直流输电系统之间稳态运行条件下的相互影响。     

计及TCSC的交直流系统静态电压稳定性分析

基于交直流系统潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法,提出了一种利用可控串联补偿器(thyristor controlled series compensator,TCSC)提高交直流系统静态电压稳定性的方法。该方法研究了交直流系统潮流方程雅可比矩阵的最小模特征值,以节点电压对无功功率变化的灵敏度为指标,结合参与因子,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点或者区域,从而为系统无功功率补偿装置的配置提供决策依据。对美国西部5机14节点系统进行了仿真计算,验证了TCSC在交直流系统中提高静态电压稳定性的可行性、有效性和正确性。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

交直流互联系统的多参数分岔分析

针对交直流系统的微分-代数模型,提出了一种多参数分岔分析方法。该方法虽然使系统方程的维数有所增加,但其雅可比矩阵具有很强的稀疏性,易于推广至大系统。在此基础上,对单馈入及多馈入交直流系统分别进行了多参数分岔分析。对单馈入交直流系统,分别以励磁参考电压、直流子系统各参数及逆变站换流变变比的极限值为控制参数,研究了这些参数对系统动态负荷裕度(DLM)和分岔点类型的影响。对多馈入交直流系统,重点研究了在直流典型控制方式下直流子系统之间的联络线电抗值及多个直流参考电压共同作用对系统分岔行为的影响。     

Multi‐function combined operation and control strategy of electronic power transformer for power quality improvement

High penetration of power electronic devices and nonlinear loads can negatively affect the power quality of the distribution system. The conventional method of improving the power quality is to employ an extra distribution static synchronous compensator (D‐STATCOM ) or an active power filter (APF ) for compensating reactive power and mitigating current harmonics. This paper proposes an electronic power transformer (EPT ) without the aforementioned additional equipment, which can realize multi‐function coordinated operation, including active power transmission, voltage conversion, reactive power compensation, and current harmonics suppression, based on the distribution system need. The multifunctional EPT consists of three stages, namely cascaded multilevel AC /DC rectifiers, dual‐active bridge (DAB ) converters with medium‐frequency transformers, and DC /AC inverters. The mathematical model of each stage is established and analyzed. Meanwhile, the control strategies of three stages are presented. Finally, a simulation model is built by MATLAB /Simulink to demonstrate the effectiveness of the strategy and operating principle of the proposed EPT . © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法

交直流互联电网的三级电压控制结果应当满足换流站运行的独立控制方式,为此,提出一种考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法.新模型以三级电压控制周期内直流功率及离散调压设备保持初始运行状态不变为基本假设,在常规交直流系统静态无功优化模型基础上,进一步考虑了直流系统就地无功平衡的死区控制约束以及直流配套电源的非固定边界可调范围约束;算法上,采用内点法进行求解.以中国东北某特高压直流换流站及其近区交流电网仿真验证所述方法的有效性.仿真结果表明,所提方法能够降低换流站离散调压设备的频繁动作风险,实现换流站暂稳态无功功率的协调控制.     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

含柔性直流输电的交直流并列系统有功潮流优化方法

基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术是近年来高压直流输电研究和应用的热点。但含柔性直流输电的交直流并列系统会使得电网的潮流分布更趋复杂。由于柔性直流输电系统能够实现有功无功的独立控制,对其有功功率指令值的分析有利于提高交直流并列系统的功率输送效率和效益。然而,目前电力调度中,该有功功率指令值的制定缺乏依据,为此提出了一种计及多目标的有功潮流优化方法。通过计及多个目标的约束,建立了相应的目标函数,利用模糊理论,给各个目标函数指定隶属函数,最终求解多目标优化函数得到交直流并列系统的有功潮流分配优化值。最后通过算例验证了所提方法的可行性。相比当前常常依据运行方式和运行经验笼统地制定有功功率指令值的做法,所提的多目标优化方法给出的指令值既能降低电网损耗,又保证了电网运行的安全稳定性。