含电力电子设备的潮流

含电力电子设备的潮流问题简介含晶闸管换流器电力电子设备的潮流计算含VSC换流器电力电子设备的潮流计算2024/3/29主要内容含大量电力电子设备（FACTS/HVDC）已成为现代电力系统的主要特征之一电力电子设备的特点：快速，灵活，控制范围大主要应用：无功补偿，改善暂态稳定性，消除潮流阻塞，提高功率传输能力……如何求解含电力电子设备的潮流？等效功率注入法（王锡凡，《现代电力系统分析》）戴维南等效电路法（X.P.Zhang，《FlexibleACTransmissionSystems:ModelingandControl》）2024/3/29问题简介2024/3/29含晶闸管换流器TCSC的潮流计算（等效功率注入法）lpmlpm假设TCSC的控制目标为令Plp恒定，其他控制目标类似。不与TCSC直接相连的节点潮流方程不变节点p和l的潮流方程变为增加了一个未知数XTCSC，相应增加了一个方程2024/3/29对潮流方程的影响lpm原潮流方程对新变量的偏导数（雅可比矩阵新增一列的非对角元素）新潮流方程对原变量的偏导数（雅可比矩阵新增一行的非对角元素）新潮流方程对新变量的偏导数（雅可比矩阵新增行列的对角元素）潮流方程其他元素不变，可用常规的牛顿拉夫逊法迭代求解2024/3/29对雅可比矩阵的影响用公式电压幅值为1.0相角差为20。~30。用上式估算出XTCSC的初始值FACTS设备均可在不同的控制模式下转换，此处等价于新增不同表达式的方程可能存在的问题：将支路移去换成等效功率注入后，原来的网络可能不连通。可以在原位置增加一条大阻抗支路，但不精确，且数值计算性能仍受影响。2024/3/29初始值的选取及本方法缺点VSC——VoltageSourceConverterVSC特点用IGBT，调制频率更高谐波更小可同时控有功和无功潮流计算中每个VSC均可等价成一个戴维南等效电路（有源）潮流计算结束后应求出合适的2024/3/29含VSC换流器SVC的潮流计算（戴维南等效电路法）VSC换流器+-2024/3/29SVC涉及的潮流方程+-iSVC内部交换功率时自身并不消耗有功功率，故有约束将SVC等效注入功率计入原潮流方程，方程个数未变新增了两个变量，SVC有功功率约束只有一个，方程比变量个数少一个控制所联母线电压恒定控制发出无功功率恒定控制等效并联电抗恒定其他约束：电流相位控制，远方电压幅值控制，线路无功潮流控制……补充一个等式约束后，方程和变量个数相等，可解2024/3/29SVC的控制模式及对应的等式约束2024/3/29SVC的不等式约束潮流方程：常规潮流方程，计及SVC等效功率注入及两个相应等式约束修正方程：2024/3/29含SVC的牛-拉法潮流计算2024/3/29推广：含VSC换流器的多端直流系统的潮流计算（含任意多VSC换流器的潮流计算）设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。2024/3/29换流器的等效注入功率2024/3/29直流侧的有功功率平衡约束其中由直流侧的电网拓扑及参数决定PQ控制（母线j、k）PV控制（母线j、k），有功约束不变，无功平衡约束换成电源侧换流器母线电压幅值恒定此处五个方程，加上有功功率平衡约