含VSC-HVDC的交直流系统电压稳定分析与控制

针对含柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统电压稳定性问题,开发出一种适用于含VSC-HVDC的交直流系统连续潮流程序,以负荷裕度指标分析VSC-HVDC系统有功功率传输方向、有功功率传输容量及换流站与交流系统无功功率交换量的变化对系统电压稳定性的影响。进而利用系统电压崩溃点处雅可比矩阵,推导出系统负荷裕度对VSC-HVDC有功功率控制参数和无功功率控制参数的灵敏度,并基于该灵敏度提出一种适用于改善系统电压稳定性的VSC-HVDC调控策略。最后,将所提方法应用于修改的68节点和IEEE118节点交直流系统,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法

基于连续潮流法和原始-对偶内点法,提出了一种新的分段求解交直流系统负荷裕度方法。首先根据直流系统的调节特性,运用连续潮流法计算初始运行点到直流控制方式调整点系统的负荷增量。然后基于交直流网络间的耦合关系,推导得到交直流系统的Jacob i、Hessian矩阵,进而运用原始-对偶内点法求解直流控制方式改变后交直流系统的负荷裕度。该方法具有较好的收敛性,且能方便考虑直流量的约束和控制方式调整的问题,并经算例仿真验证该方法的准确性和快速收敛性。     

考虑负荷增长和预想事故的电压稳定安全评估

通过对系统节点无功网损灵敏度指标的大小进行排序,快速准确地找出系统的薄弱节点或薄弱区域;应用连续潮流法克服系统接近稳定极限运行状态时潮流雅可比矩阵不收敛的问题,得到系统薄弱节点的PV曲线,进而获得指示各负荷节点维持电压稳定性能力强弱的两个重要参量——临界电压和极限功率.同时引入负荷裕度指标来指示系统当前运行点离电压崩溃...     

基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法

基于连续潮流法和原始-对偶内点法,提出了一种新的分段求解交直流系统负荷裕度方法.首先根据直流系统的调节特性,运用连续潮流法计算初始运行点到直流控制方式调整点系统的负荷增量.然后基于交直流网络间的耦合关系,推导得到交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而运用原始-对偶内点法求解直流控制方式改变后交直流系统的负荷裕度.该方法具有较好的收敛性,且能方便考虑直流量的约束和控制方式调整的问题,并经算例仿真验证该方法的准确性和快速收敛性.     

考虑经济性和环境因素的含VSC-HVDC交直流系统多目标最优潮流

提出一种基于带精英策略的快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II)和逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的含VSC-HVDC交直流系统多目标最优潮流算法,统一协调系统运行的经济性及环保要求等目标。首先,基于含VSC-HVDC交直流系统的稳态模型,建立了综合考虑网络损耗和环境因素的多目标最优潮流模型;然后,采用混合编码方式,通过NSGA-II得到帕累托最优解集;最后,采用TOPSIS法评估各决策方案的相对优劣,以帮助运行人员选取有效的折中解。基于IEEE 14节点系统和IEEE 118节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性。     

交直流系统发电机故障电压稳定评估快速算法

高压直流输电给电力系统电压稳定的研究带来了新的挑战,适合于在线电压稳定评估的快速算法的开发显得尤为重要.针对发电机故障情况下采用线性灵敏度快速算法进行交直流系统电压稳定评估.在直流系统典型控制方式下,应用内点法求取故障前崩溃点处的负荷裕度,在崩溃点处将潮流方程线性化,快速求取除平衡节点发电机以外所有可能发电机故障情况时的负荷裕度.通过对IEEE30节点系统进行仿真证明该算法的可行性.     

交直流系统发电机故障电压稳定评估快速算法

高压直流输电给电力系统电压稳定的研究带来了新的挑战,适合于在线电压稳定评估的快速算法的开发显得尤为重要。针对发电机故障情况下采用线性灵敏度快速算法进行交直流系统电压稳定评估。在直流系统典型控制方式下,应用内点法求取故障前崩溃点处的负荷裕度,在崩溃点处将潮流方程线性化,快速求取除平衡节点发电机以外所有可能发电机故障情况时的负荷裕度。通过对IEEE30节点系统进行仿真证明该算法的可行性。     

含VSC- HVDC的交直流混合系统状态估计

针对以电压源换流器(VSC)为基础的新一代高压直流输电(HVDC),对含VSC-HVDC的交直流混合系统进行静态状态估计.介绍了VSC-HVDC的稳态模型.通过确定交直流混合系统的量测函数、状态变量和雅可比矩阵,建立了含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计模型;在基本加权最小二乘状态估计算法的基础上,提出了含VSC-HVDC的交直流混合状态估计同时迭代求解法:对经过修改的IEEE 14、IEEE30、IEEE 57节点系统算例进行仿真,从算法的估计误差、迭代次数和计算速度等方面验证了算法的有效性和实用性.     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

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。     

A new sequential AC–DC power flow algorithm for multi‐terminal HVDC systems

This paper presents a new algorithm based on the sequential method for power flow calculation in integrated multi‐terminal, high‐voltage, direct current (HVDC) systems. Unlike similar studies in the literature, a real equivalent circuit model is considered for under‐load tap changer (ULTC) transformers of the DC converters, for the first time. So, new DC equations are obtained. Thus, exact and accurate results can be obtained for practical applications by the proposed algorithm. Adjustment effects of the DC converters' ULTCs tap values are included in the Jacobian matrix instead of the bus admittance matrix in the sequential AC power flow algorithm as well as other ULTCs in AC system. To this aim, new equations for the calculation of power and Jacobian matrix elements are obtained for the AC system. The proposed approach is tested on the modified IEEE 17‐bus AC–DC test system. Numerical results show that the proposed approach is accurate and reliable in convergence. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

交流/混合多端直流混联系统最临近静态电压失稳点的求取

为了分析电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)结合而成的交流/混合多端直流混联系统的静态电压稳定性,给出了一种寻找最临近电压失稳点的方法。采用改进连续潮流法,从系统初始运行点出发,计及联结变压器电压比的调节和换流器控制方式的转变,根据最短路径原理不断修正负荷增长方向,并且采用自适应负荷增长方向的步长控制策略逐渐逼近最危险负荷增长方向,最终确定混联系统的最临近电压失稳点和最小负荷裕度。对基于IEEE14节点的交流/混合三端直流混联系统进行了仿真分析。仿真结果表明该方法是有效可行的,最临近电压失稳点能够准确反映混联系统的电压失稳情况。     

基于协同多目标粒子群优化的交直流系统最优潮流

为了统一协调经济性和电压偏差,提出一种基于协同多目标粒子群优化(CMOPSO)的含基于电压源型变流器的高压直流(VSC-HVDC)输电的交直流系统多目标最优潮流(MOPF)算法。首先,基于VSC-HVDC稳态模型,以最小化发电成本和电压偏差为目标,构建交直流系统的MOPF模型;然后,采用CMOPSO算法优化该模型,得到具有良好分布的帕累托最优解集;最后,在通过模糊C均值算法将所得解集进行聚类的基础上,采用灰关联投影法计算各决策方案的优属度,确定反映决策者不同偏好的最优折中解。应用于IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的测试结果验证了所提方法的有效性。     

基于二阶锥优化的交直流系统多目标最优潮流研究

为解决广域大范围内新能源的并网和消纳问题,柔性直流电网技术得到了快速的发展,已经发展成为了直流环网的形式.直流环网具有多条冗余线路,能更好更灵活地调度各发电单元和线路之间传输的功率.针对柔性直流电网的特点,提出一种基于二阶锥优化和超效率数据包络分析法的交直流互联系统最优潮流计算方法.基于含VSC-HVDC的交直流系统稳态模型,建立了综合考虑环境因素和系统网络损耗的多目标最优潮流模型;采用二阶锥和IPOPT(内点法)相结合的交替求解方法将其转化为二阶锥凸优化问题;再通过SE-DEA从Pareto最优解集中选取出有效近似度最高的有效折中解.基于修改的IEEE 14、IEEE 30节点算例结果验证了所提方法的有效性、准确性,能够很好地解决含VSC-HVDC交直流系统最优潮流问题.     

适应多直流馈入受端电网的柔性直流配置方法

远方清洁能源经直流大容量远距离送入负荷中心是电网的发展趋势。加强交流网架等传统措施已不能满足多直流馈入受端电网安全稳定运行需求,迫切需要研究柔性输电新技术的应用可行性。首先分析了多直流馈入受端电网安全稳定运行面临的风险与挑战。结合柔性直流输电技术优势,针对潮流分布不均导致的交流断面输电能力受限问题,提出了支撑断面输电能力最大化的柔性直流布局方法,并量化了柔性直流并网后断面输电能力提升效果。针对交流故障诱发多回直流同时换相失败问题,提出了降低两回直流同时换相失败风险的柔性直流配置方法,并量化了诱发两回直流同时换相失败的交流系统故障区域降低效果。以河南电网实际数据为例验证了所提方法的有效性。在关键输电断面配置柔性直流可充分挖掘现有输电设备潜力、提升断面输电能力,显著缩小引起两回直流同时换相失败的交流故障区域范围,提升电网安全稳定运行水平。     

基于电网拓扑优化的电压稳定预防控制方法

电压稳定是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,然而某些故障或扰动的发生可能导致系统的负荷裕度大幅度降低,甚至造成电压失稳。为增强系统的电压稳定性,提出采用改变母线运行方式的方法优化电网拓扑结构,从而提高电力系统的负荷裕度,确保基态系统和预想事故下的电压稳定性。提出了计及预想事故的电压稳定预防控制模型,并发展了一套阶段式的母线运行方式优化求解方法。首先利用线路参数的灵敏度指标对母线运行方案进行预筛选,快速筛选出可以提高负荷裕度的备选方案集,以减小计算规模;随后在此集合上基于look-ahead裕度指标对运行方案排序,并以连续潮流法的分析结果确定有效母线运行方案;最后,通过IEEE 118和1648节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。