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指针式高压兆欧表的探讨

指针式高压兆欧表的探讨-凯发k8娱乐app下载


  指针式高压兆欧表的探讨
  *近几年,国内外对潮流计算和优化领域中upfc的数学模型的研究兴趣一直在增加,并取得了一些成果。已经提出的upfc的潮流计算模型主要有以下几种形式:电压源(电流源)模型、功率注入模型、阻抗型模型、解偶型模型。解偶模型的应用只限于upfc的特定运行方式,其它模型在求解时需要修改功率不平衡向量和雅可比矩阵,并降低了收敛速度。已经提出的这些upfc的潮流计算模型绝大多数都是结合牛顿-拉夫逊法来求解电网潮流,原因是牛顿-拉夫逊法具有二次收敛的特性,对于含有upfc等facts装置的电力系统,牛拉法同样有较好的收敛特性,并适合用于需要较**潮流解且规模较大的电力系统。
  在电力系统中,快速解偶法是另一种被广泛使用、收敛可靠的潮流算法。upfc主要用于高压和超高压电网,这些网络中的线路电阻远小于电抗,且进行潮流控制的一般是网络中的主干线或联络线,适合用快速解偶法计算电网的潮流。但是如何建立合适的含upfc的快速解偶形式的电网稳态潮流计算模型,迄今为止报道很少,仅见文献[8,9],主要的原因是网络中加入upfc后,若采用快速解偶算法计算潮流,则只能进行序列交替迭代来计及upfc的影响,而在upfc的等效电路中电压源的相角范围是从0到2,这将不可避免地引起采用电源模型的含upfc的潮流计算的振荡,并使由牛顿-拉夫逊法到快速解偶法的简化条件变弱,这些都使得迭代次数增加、收敛性能变差。文献[8]列出了upfc的潮流控制和约束方程组,以及含upfc的电网潮流方程,通过由牛顿-拉夫逊法推导出快速解偶法一样的简化方式,得出了含upfc的快速解偶形式的潮流计算模型,该算法在修正方程的系数矩阵中引入了可变元素,使快速解偶法的优点被削弱,且收敛性能较差;文献[9]列出了一种含upfc的电网节点功率平衡方程,在一定假设条件下,将修正方程的雅可比矩阵经过两次简化,得到与常规快速解偶法完全相同的系数矩阵,该算法只是用于upfc的控制参数已知的情况下计算电网的潮流分布,简化过程中所作假设也有一定的局限性,应用范围较小。
  本文基于新的功率注入模型,指针式高压兆欧表的探讨,增加由两个支路边界条件组成的方程组,通过两个交替迭代过程*终求出电网潮流和upfc的控制参数。迭代中使用的系数矩阵与常规快速解偶算法完全一样,保留了原有快速解偶算法的优点,不仅可大量用在规划设计等离线计算中,在安全分析和实时控制等在线计算中也能得到广泛应用。
  1upfc的工作原理
  upfc的工作原理由两个背靠背的电压源型换流器组成,两个换流器通过一普通直流环节(电容器组)连接起来,换流器1在upfc输入端由一个并联变压器耦合到系统中,换流器2由一个与线路串联的变压器耦合到线路中,直流环节电压可维持不变。换流器2通过向线路注入一个大小和相位可控的交流电压而实现upfc的主要功能,它可以向线路注入有功和无功功率,无功功率由换流器2自身提供,有功功率由换流器1通过直流环节提供,因此换流器1从系统吸收的有功功率等于两个换流器的损耗加上换流器2所需要的有功功率之和。换流器1剩余的容量可用来向系统提供无功功率以维持输入端电压水平。
  2upfc的等效电路
  1)upfc的串联部分被等效为一个理想电压源vs,upfc的并联部分被等效为一个理
想电流源ish指针式高压兆欧表的探讨。理想电压源的大小vs和相角s可以控制(vsminvsvsmax0s2)。理想电源ishishinshinsh是换流器1的电流容量)也可控,在中它被分解为两个分量:一个是与vm同相的分量it,由换流器2与系统交换的有功功率和upfc的损耗确定;另一个是与vm正交的分量iq,由它提供无功功率维持所在节点的电压水平。
2)求解修正方程式(18),得出系统状态变量(u和)的新值。
3)将系统状态变量的新值代入相应方程,由式(19)、(20)可以得到节点附加注入功率pkinj)和qkinj)的新值,然后通过联立求解式(9)和式(10)可以得到upfc控制变量vss的新值,进而可以求出pminj)、qminj)的新值。
4)将以上附加注入功率和系统状态变量的新值代入潮流方程,求出式(18)中新的功率不平衡向量,判断是否满足收敛条件,若不,则进入下一次新的迭代,即返回步骤2)。
5算例分析
  为验证所提算法的正确性,本文对不同规模和运行条件下的电力系统进行了测试。这里用于分析比较的是电源和负荷功率经修改后的常用5节点和ieee-14节点系统,几种状态下的收敛情况如表1和表2所示,潮流收敛精度取10-5upfc同时控制线路潮流和母线电压,所有的结果显示,本文所提的算法具有较好的收敛性能和较高的**性。
  系统中不含upfc时,方法123就都成为常规快速解偶法。由于方法1是在upfc的控制参数给定时计算电网潮流分布,虽然收敛性能接近常规快速解偶法,但其应用受到限制,因为实际中通常给定的是控制目标,控制参数是未知的。方法2收敛性能较差,特别是含多个upfc时可能不收敛,因为多个upfc之间控制变量的作用会相互影响造成迭代增加。
  牛顿型潮流算法对初值敏感,不合适的状态变量初始值的选择将降低牛顿型潮流算法的收敛速度,严重的将引起振荡甚至发散;在常规的极坐标潮流方程中,所有节点电压之间的相角差都假设为较小,而在upfc的等效电路中电压源的相角范围是从02,这将不可避免地引起采用电源模型的潮流计算的振荡,并使由牛顿-拉夫逊法到快速解偶法的简化条件变弱,这些都是造成如方法2等的潮流算法迭代次数趋于增加甚至发散的原因。本文采用upfc的功率注入模型,选择节点附加注入功率作为新增加的状态变量,可以自然得到较佳的初值,并避免了upfc的控制变量引起的计算振荡。
  需要特别注意的是,含upfc的潮流计算中,还应该考虑对upfc控制变量的越限作出合适的处理。以上内容限于篇幅这里不详细讨论。
6结论
  本文通过对upfc基本原理和等效电路的分析,提出了一种upfc的功率注入模型以及含upfc的电网潮流新算法。该功率注入模型考虑了所在线路的对地电纳,比通常采用的功率注入模型**,且直观、简单、通用,适用于upfc的多种运行方式和所有的facts设备。本文含upfc的潮流算法是基于与快速解偶算法相结合,所采用的雅可比矩阵同无upfc时的常规快速解偶算法完全相同,在迭代过程中保持对称、定常,因而求解速度快、便于编程实现;选择节点附加注入功率作为子迭代的状态变量,容易确定upfc的控制参数和状态变量的较佳初始条件,改善了收敛性能
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