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直流牵引变电所在交直流潮流计算中建模研究

直流牵引变电所在交直流潮流计算中建模研究

作者：吴晓婷北京交通大学

学位级别：硕士

随着城市交通拥堵和环境污染日益加剧,城市轨道交通因具有运量大、速度快、零污染等优点成为城市交通发展的必然趋势。对城市轨道交通供电系统进行建模仿真,不仅能为选择设备容量、检验变电所位置等提供理论支持,还能为线路运行、扩建... 详细信息

随着城市交通拥堵和环境污染日益加剧,城市轨道交通因具有运量大、速度快、零污染等优点成为城市交通发展的必然趋势。对城市轨道交通供电系统进行建模仿真,不仅能为选择设备容量、检验变电所位置等提供理论支持,还能为线路运行、扩建提供模拟。基于对二极管整流牵引变电所工作原理的深入分析,分别建立了六脉波、十二脉波、二十四脉波二极管整流牵引变电所模型。在此基础上,分析了带地面电阻制动装置的牵引变电所、带超级电容储能装置的牵引变电所、PWM整流能馈式牵引变电所不同工况下的工作原理,构建了不同类型直流牵引变电所数学模型。这为城市轨道交通供电系统交直流潮流计算奠定理论基础。针对城市轨道交通供电系统,首先建立交流供电系统中外部电网模型、主变电所模型及中压网络电缆模型,然后建立直流供电系统中牵引网模型和地铁车辆模型。利用交直流供电系统模型,分析了各类变电所模型在交直流潮流计算中的应用方法,并通过实例说明。根据上海地铁三号线高架桥线路、四号线地下铁道线路的现场测试数据,验证了采用二十四脉波二极管整流电路的牵引变电所模型的正确性。在交直流潮流算法的基础上,利用C#语言进行程序设计,编写了城市轨道交通供电系统仿真软件。依据上海地铁四号线浦东大道牵引变电所和临平路牵引变电所的现场测试数据,验证了直流牵引变电所模型在交直流潮流计算中的可用性。

关键词：城市轨道交通供电仿真交直流潮流计算牵引变电所模型

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考虑直流调控方式的交直流潮流计算方法研究

考虑直流调控方式的交直流潮流计算方法研究

作者：杨彬沈阳工业大学

学位级别：硕士

目前中国电力工业的发展已经进入跨大区电网互联时期并且正在进入全国互联和实现更大范围内资源配置的重要时期,直流输电技术与交流输电技术相比在长距离输电,大规模电网互联、抑制低频振荡、防止故障连锁反应造成大面积停电事故等方面... 详细信息

目前中国电力工业的发展已经进入跨大区电网互联时期并且正在进入全国互联和实现更大范围内资源配置的重要时期,直流输电技术与交流输电技术相比在长距离输电,大规模电网互联、抑制低频振荡、防止故障连锁反应造成大面积停电事故等方面都具有明显的优势,研究直流输电技术在电力系统中的运行、控制和潮流算法问题具有重要的理论意义和实用价值。在交直流潮流计算中,如何有效的描述直流输电（HVDC）系统控制方式的转换是实际电力系统运行和分析必须考虑的问题。本文基于功率等值和交直流系统交替解耦求解的原理,编写了直流输电系统潮流计算程序。该程序考虑了直流输电系统主要控制方式的控制作用及其相互转换,并且利用电力系统分析综合程序（PSASP）的用户自定义程序接口（UPI）功能加以验证。计算结果表明,当运行条件改变时,本文所提出的交直流潮流算法能够处理直流系统控制方式的转换,可用于大规模电力系统的潮流计算和仿真研究。在对两端直流输电系统研究的基础上,进一步研究了多端直流输电系统（MTDC）的潮流算法问题。针对PSASP中直流模块只能定义为两端直流输电系统不能定义多端直流输电系统的问题。本文利用PSASP/UPI功能,编写了多端直流输电系统的潮流计算程序。该程序实现了PSASP对于多端直流输电系统潮流计算问题的二次开发和应用。通过修改后的EPRI-36算例的计算与分析,结果表明,自定义计算程序可以有效的处理多端直流输电的潮流计算问题。

关键词：高压直流输电多端直流输电控制方式转换交直流潮流计算

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南京地铁供电网络交直流潮流计算

江苏电机工程 2006年第2期25卷 44-47页

作者：高磊蒋平徐舒刘成民顾文东南大学电气工程系江苏南京210096 江苏省电力试验研究院有限公司江苏南京210036

通过直流网络、交流网络处理和交直流迭代,对地铁这一特殊负荷给出了较全面的分析步骤。详细分析了固定拓扑法、线性化友网络法等涉及到的关键技术。最后将仿真结果与实测数据比较,所编程序对地铁观光试运行的仿真结果与实例数据基本吻... 详细信息

通过直流网络、交流网络处理和交直流迭代,对地铁这一特殊负荷给出了较全面的分析步骤。详细分析了固定拓扑法、线性化友网络法等涉及到的关键技术。最后将仿真结果与实测数据比较,所编程序对地铁观光试运行的仿真结果与实例数据基本吻合,可为南京地铁的运行与供电网络间的互相影响研究提供有效的手段。

关键词：地铁交直流潮流计算供电网络牵引供电仿真计算

基于虚拟同步端口的微网群功率控制与优化策略研究

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基于虚拟同步端口的微网群功率控制与优化策略研究

作者：常家鸣北方民族大学

学位级别：硕士

将一个区域内多个微网(Microgrids,MGs)互联组成微网群(Microgrid Cluster,MGC),对提高功率控制能力和新能源消纳率具有重要意义。在复杂工况下,微网群的运行与控制将面临极大的挑战,因此有必要深入研究微网群的功率控制与优化策略。首... 详细信息

将一个区域内多个微网(Microgrids,MGs)互联组成微网群(Microgrid Cluster,MGC),对提高功率控制能力和新能源消纳率具有重要意义。在复杂工况下,微网群的运行与控制将面临极大的挑战,因此有必要深入研究微网群的功率控制与优化策略。首先,传统微网群在面临复杂工况时,会出现暂态功率冲击大及供电性能下降等问题;其次,需要针对不同并网结构和组网方式下的微网群潮流进行进一步研究与分析;最后,为确保配电网各节点能够在安全稳定运行下最大限度的接入微网群,需要对微网群并网节点进行选择与评估并研究并网点的承载力。针对上述问题,本文开展了以下研究:首先,针对传统微网群内各微网子网采用公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)硬开关时,不能有效遏制因源荷功率变化造成的微网间暂态功率冲击问题,提出了一种采用多端口软开关(Soft Open Point,SOP)的微网群柔性互联结构。该结构下,微网子网间的功率传输增加了直流传输环节,有效解决了暂态功率冲击的问题,并将各微网子网进行隔离。在此基础上提出了虚拟同步端口控制(Virtual Synchronous Port Control,VSPC)策略,通过引入虚拟同步控制对多个电压型变流器(Voltage Sourced Converter,VSC)进行群调群控,为微网子网提供具有虚拟同步特性的上级端口,对微网子网的电压、频率进行支撑,并使端口具有抑制电压、频率波动的惯性与阻尼能力。算例验证表明,采用所提出的基于VSPC的微网群能有效实现功率的柔性互济,限制了谐波的传导范围,提高了微网群在复杂工况下的功率控制能力。进一步的,在上述建立的基于VSPC策略的微网群基础上,探究基于VSPC策略的微网群并网对配电网功率潮流的影响问题,如节点电压、线路损耗等方面,建立了使用交替迭代法的交直流潮流计算模型。该方法首先对多端口SOP中各VSC使用的不同控制策略进行划分,并建立其交流计算等效模型;然后,通过建立交替迭代法的交直流潮流计算程序对接入基于VSPC策略的微网群的配电网潮流进行计算并进行分析。算例验证表明,本文提出的基于VSPC策略的微网群相对于传统微网群,在并网运行时能够有效提升节点电压水平,并降低线路损耗。最后,针对微网群并入配电网时,如何选择所提VSPC策略的微网群并网节点并准确评估并网节点的承载力及提升程度的问题。本文以粒子群算法为基础,以配电网节点对微网群的最大承载力为目标函数,建立了合理的约束条件;进一步的,在配电网各节点对传统微网群承载力的评估基础上,将VSPC策略引入至微网群中,分析该策略下,微网群单节点及多节点并网时节点的选择与承载力的提升作用。算例验证表明,采用VSPC策略的微网群并网运行时提升了配电网节点对微网群的承载力。通过上述算例验证表明,本文所提的基于VSPC策略的微网群能够有效提升系统内抑制暂态功率冲击及功率控制能力;同时,相较传统微网群,基于VSPC的微网群在并网运行时,对配电网节点电压有明显改善作用,并有效降低了线路损耗。此外,由于基于VSPC策略的微网群参与到中低压配电网的调节,单节点接入时,最高提升了配电网节点对微网群的69.51%的最大承载力,以及在所选多节点方案下,提升了配电网节点对微网群的30.3%的最大承载力。

关键词：微网群 SOP 虚拟同步交直流潮流计算承载力

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大规模交直流系统潮流计算的实用化模型

中国电机工程学报 2011年第10期31卷 95-101页

作者：覃智君侯云鹤吴复立广西大学电气工程学院广西壮族自治区南宁市530004 香港大学电机电子工程系

给出了一种不发散的大规模交直流系统潮流计算的实用化模型。通过在交直流潮流方程组引入一组松弛量,将常规的潮流计算转换为松弛量平方和最小的非线性规划模型。在该模型中引入不等式约束以反映运行约束及直流控制方式。采用内点法求... 详细信息

给出了一种不发散的大规模交直流系统潮流计算的实用化模型。通过在交直流潮流方程组引入一组松弛量,将常规的潮流计算转换为松弛量平方和最小的非线性规划模型。在该模型中引入不等式约束以反映运行约束及直流控制方式。采用内点法求解该模型,减少修正方程的维数,使之与牛顿–拉夫逊潮流计算修正方程具有完全相同的维数,而且修正方程的系数矩阵具有对称正定特性。采用近似最小度(approximate minimum degree,AMD)算法与改进平方根分解法来求解修正方程以提高程序计算速度。该模型具有如下特点:无需特殊的初值计算环节;能够适应具有大量小阻抗与负阻抗支路的系统;在潮流有解、潮流无解、可行域边界附近具有良好的、一致的收敛性。在6891节点含8回高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的测试系统的潮流计算中验证了所提算法的有效性和高效性。

关键词：交直流潮流计算牛顿一拉夫逊法最优乘子高压直流输电最小化技术内点法

含柔直输电的交直流系统潮流计算及其优化控制策略

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含柔直输电的交直流系统潮流计算及其优化控制策略

作者：王家融华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

相对于基于电网换相换流器高压输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC),基于电压源换流器高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)具有独立控制有功无功功率、向无源网络供电、潮流反转无需改变直流电压极性等优点,因此得到各国重视与发展。近年来随着换流器输送容量不断增加和直流断路器的投入使用,除了传统双端VSC-HVDC系统,电压源型多端直流输电系统(VSC-MTDC)相继得到应用,例如舟山、大连、厦门和张北等输电项目。但是在潮流计算方面相比于成熟的交流潮流计算,含电压源换流器的交直流系统潮流计算还有待提高,另一方面如何通过优化换流站系统级控制使交直流系统各项安全指标与经济指标得以改善是值得进行深入研究的问题。本文首先介绍VSC-HVDC系统稳态模型与控制模式,在此基础上介绍VSC-MTDC系统稳态控制策略;详细讨论VSC-MTDC系统公共连接点节点类型的划分,根据换流站的控制方式确定状态变量集,并在公共节点电压与相角已知的前提下,建立基于牛顿—拉夫逊法的VSC-MTDC系统直流侧潮流计算的数学模型。其次论述目前两大类VSC-MTDC系统潮流计算的方法—交替迭代法与统一迭代法,实现在多种控制策略下两类方法的求解计算,并分别对这两种方法进行优劣对比,分析产生该优缺点的原因。针对这两类方法存在的问题进行分析,提出通过重新划分交直流系统和归并VSC接口方程至交流侧,实现交流系统与直流系统解耦的交直流潮流计算方法,经过算例对比验证表明该方法继承了传统交替迭代法控制切换方便的优点,又同时具有统一迭代法的收敛性。最后介绍现有的主从控制、电压偏差控制等VSC-MTDC系统控制策略,针对目前控制策略存在的问题提出一种带电压死区的多点电压协调控制的控制策略,并建立以交直流网络损耗和直流电压偏差率最小为目标函数,计及不同控制策略并通过原对偶内点法分别进行参数求解,求得各个控制变量值并带入目标函数进行比对。通过算例验证新型系统控制策略的可行性和有效性。

关键词：电压源换流器 VSC-MTDC 交直流潮流计算系统控制策略

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含光伏的交直流混合配网潮流计算方法与分析

电气开关 2017年第2期55卷 17-20页

作者：李江高亚如高金路张鹏支新陈翔雁东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 山东省济宁供电公司山东济宁272023 吉林省吉林市供电公司吉林吉林132012 江西省赣西电力公司江西新余338000

结合光伏的直流属性、直流用户需求和直流配电特性,提出适用于含光伏的交直流配电网潮流计算方法并对其进行分析。根据光伏发电的间歇性特征,采用美国南部田纳西州某城市24h实际观测光照强度和温度数据,研究光伏系统的功率变化特性,综... 详细信息

结合光伏的直流属性、直流用户需求和直流配电特性,提出适用于含光伏的交直流配电网潮流计算方法并对其进行分析。根据光伏发电的间歇性特征,采用美国南部田纳西州某城市24h实际观测光照强度和温度数据,研究光伏系统的功率变化特性,综合考虑电力电子设备的实际运行约束,针对IEEE13节点三相不平衡交流配电网通过电压源逆变器连接含光伏的直流网络的算例系统,进行了提出了潮流计算和分析方法,并验证了方法的可行性。

关键词：直流系统网络构架光伏系统交直流潮流计算

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计及逆变回馈装置间歇工作制的城轨供电计算

西南交通大学学报 2022年第2期57卷 384-391页

作者：刘炜李由张戬张浩张岩西南交通大学电气工程学院四川成都611756 新风光电子科技股份有限公司山东济宁272500

逆变回馈装置在实际运行中采用间歇工作制,当采用供电计算确定逆变回馈装置的选址和容量设计时,必须考虑逆变回馈装置的工作特性模型.为此,提出了一种考虑逆变回馈装置间歇工作制的城市轨道交直流供电计算算法.该算法基于逆变回馈装置... 详细信息

逆变回馈装置在实际运行中采用间歇工作制,当采用供电计算确定逆变回馈装置的选址和容量设计时,必须考虑逆变回馈装置的工作特性模型.为此,提出了一种考虑逆变回馈装置间歇工作制的城市轨道交直流供电计算算法.该算法基于逆变回馈装置的功率提出了逆变回馈装置负荷过程的动态调整策略,并实现其状态切换;从主变电所统计整条线路的全日能耗,分析不同逆变回馈装置启动电压、整流机组空载电压和列车发车对数对城市轨道供电系统能耗的影响.本文算法与实际工程中的逆变回馈装置负荷过程更加吻合.以实际地铁工程为例对线路进行了仿真,仿真结果表明:逆变回馈装置的启动电压会影响系统的节能效果;投入逆变回馈装置并选取合适的启动电压对供电系统具有明显的节能效果,相比不安装逆变回馈装置的系统可节省12.23%的能耗;当整流机组空载电压较高,或当发车对数稀少时,适当降低逆变回馈装置的启动电压可以获得更佳的节能效果.

关键词：城市轨道逆变回馈装置交直流潮流计算间歇工作制节能效果

基于节点电流关系的多端柔性直流输电系统潮流计算

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电网技术 2016年第5期40卷 1308-1312页

作者：钱甜甜苗世洪强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

多端柔性直流输电系统是近年来的研究热点,而关于其潮流计算的研究是系统稳定控制和故障分析的基础,迄今为止,已有很多文献对此做了研究,但从其使用的求解潮流的数学模型方面看,都是基于节点功率关系的。提出了一种基于节点电流关系的... 详细信息

多端柔性直流输电系统是近年来的研究热点,而关于其潮流计算的研究是系统稳定控制和故障分析的基础,迄今为止,已有很多文献对此做了研究,但从其使用的求解潮流的数学模型方面看,都是基于节点功率关系的。提出了一种基于节点电流关系的多端柔性直流网络潮流算法,且考虑了下垂控制方式,以6节点直流网络和11节点交直流混联网络为例,在Matlab中编制了相应的程序,并与现有文献中的基于节点功率关系的潮流算法做了对比。对比结果显示,在不同的网络运行方式下达到相同的预定计算精度时,均比基于节点功率关系的潮流算法迭代次数少,所用时间短且当节点电压初值发生一系列变化时,所提算法依然可以快速求解出收敛解,而基于节点功率关系的算法,对于电压初值变化很敏感,迭代次数随初值的变化而变化。算例结果表明,所提算法对含有多端柔性直流系统的网络潮流计算具有较好的快速性和计算精度。

关键词：多端柔性直流输电系统交直流混联系统交直流潮流计算