[發(fā)明專利]一種考慮多端統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)潮流計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510437114.7
• 申請(qǐng)日: 2015-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN105119269B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寧宇;劉建坤;周前;陳靜;安海云;胡昊明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/18
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 耿英,董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)計(jì)算方法，特別涉及一種包含多端統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)的隨機(jī)潮流計(jì)算方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著大功率電力電子器件及其控制技術(shù)的快速發(fā)展，柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)在電網(wǎng)發(fā)揮了越來越重要的作用。作為特快動(dòng)態(tài)元件，與傳統(tǒng)的電控機(jī)械式裝置不同，F(xiàn)ACTS裝置能實(shí)時(shí)、快速、平滑地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)，滿足靈活控制系統(tǒng)潮流的需要，可以在不改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)組的調(diào)度計(jì)劃的情況下，使系統(tǒng)潮流和電壓的可控性大幅度提高，可以使輸電線路在接近它的熱穩(wěn)定限額下運(yùn)行，增大現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全域，并降低輸電損耗，極大地減少互聯(lián)系統(tǒng)的備用容量，更好地發(fā)揮出聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是第三代FACTS元件，也是最有力、最全面的晶閘管控制裝置，它是由并聯(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止同步補(bǔ)償器(STATCOM)和串聯(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)相結(jié)合組成的新型潮流控制裝置，其功能是將一個(gè)由換流器產(chǎn)生的幅值和相角均可以連續(xù)變化的交流電壓串聯(lián)加在輸電線相電壓上，可以分別或同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的有功功率、無功功率、電壓進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，通過對(duì)交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路潮流的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，提高線路的輸送能力。

鑒于UPFC具有較強(qiáng)的線路潮流控制能力，投入后將對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)帶來較大影響，故應(yīng)對(duì)含有UPFC的電力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地建模分析，以了解其對(duì)電力系統(tǒng)的影響程度，這就對(duì)傳統(tǒng)的潮流算法提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的潮流算法由于未計(jì)入U(xiǎn)PFC的影響，因而是一種基于節(jié)點(diǎn)邊界條件的分析方法，而含有UPFC的潮流算法除了有節(jié)點(diǎn)邊界條件外,還有控制約束條件,故在具體應(yīng)用時(shí)將呈現(xiàn)不同于傳統(tǒng)潮流算法的特點(diǎn)。而考慮電網(wǎng)不確定性隨機(jī)潮流計(jì)算結(jié)果直接取決于確定性潮流的計(jì)算結(jié)果，故對(duì)于含有UPFC的隨機(jī)潮流計(jì)算，應(yīng)從元件模型選擇、如何計(jì)及UPFC的影響及具體的潮流算法實(shí)施等方面進(jìn)行認(rèn)真地討論，以取得最佳的隨機(jī)潮流計(jì)算效果。UPFC作為最有力的FACTS裝置，其不僅控制功能豐富，而且模型結(jié)構(gòu)較為典型，對(duì)它的充分討論，將在分析包含各種FACTS裝置的隨機(jī)潮流算法中具有一定的普遍意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種考慮多端統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)潮流計(jì)算方法，根據(jù)UPFC的實(shí)際安裝情況建立等效多端注入功率模型，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算并得到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)；其次，對(duì)電網(wǎng)中各種隨機(jī)因素(如節(jié)點(diǎn)負(fù)荷、風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電)建立隨機(jī)概率密度函數(shù)，利用半不變量法計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓和線路功率的概率密度函數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)含多端UPFC的隨機(jī)潮流計(jì)算。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種考慮多端統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)多端UPFC的實(shí)際安裝位置，建立多端UPFC的穩(wěn)態(tài)模型；

(2)根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)和已建立的多端UPFC穩(wěn)態(tài)模型，建立電網(wǎng)潮流計(jì)算數(shù)據(jù)模型，并采用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算，確定電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)；

(3)根據(jù)電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，計(jì)算含多端UPFC的電網(wǎng)潮流方程進(jìn)行線性化計(jì)算，并得到雅克比矩陣；

(4)建立電網(wǎng)中負(fù)荷、風(fēng)電功率和光伏電站有功功率隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)，并計(jì)算得到隨機(jī)變量的各階半不變量；

(5)根據(jù)半不變量法，利用已有隨機(jī)變量的各階半不變量和雅克比矩陣計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓和線路有功功率的各階半不變量及其概率密度函數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)含多端UPFC電網(wǎng)隨機(jī)潮流的計(jì)算。

多端UPFC是同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上串聯(lián)變壓器安裝在不同的線路上，且共用一個(gè)并聯(lián)變壓器。

多端UPFC穩(wěn)態(tài)模型，采取等效注入功率法進(jìn)行建模。

當(dāng)多端UPFC包括兩個(gè)安裝在不同線路上的串聯(lián)變壓器和一個(gè)并聯(lián)變壓器時(shí)，根據(jù)等效功率注入法，將UPFC對(duì)潮流的控制作用轉(zhuǎn)移到所在線路兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)上，等效為：UPFC的串聯(lián)側(cè)分別安裝在線路i-j和i-k上，分別用可控電壓源和表示，并聯(lián)側(cè)安裝在母線i側(cè)，用可控電流源表示

和分別為UPFC在母線i、j和k側(cè)的等效注入視在功率，其具體計(jì)算公式如下：

式中，分別為節(jié)點(diǎn)i、j的電壓；g_ij+jb_ij、g_ik+jb_ik分別為節(jié)點(diǎn)i和j、i和k之間的導(dǎo)納；B_c1、B_c2分別為節(jié)點(diǎn)i和j、i和k的對(duì)地導(dǎo)納；*表示取共軛值。