[發明專利]一種以注入功率為變量的IPFC模型及其潮流計算方法

有效

• 申請號: 202011164006.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112398133B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 蔡暉;王瑞;謝珍建;吳熙;彭竹弈;趙菲菲;許偲軒;陳曦;黃成辰;張文嘉;孫文濤
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院;東南大學;國網江蘇省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

1.一種以注入功率為變量的IPFC模型,其特征在于，IPFC模型以注入功率為變量等效IPFC對受控線路的影響而建立，將節點i的注入功率再細分為兩部分，主控變流器和輔控變流器對節點i的注入有功功率P_ijt1、P_ijt2和注入無功功率Q_ijt1、Q_ijt2分別為：

將方程式(A₁)與IPFC對主控線路附加節點的注入功率進行等價變形，得到：

將方程式(A₂)與IPFC對輔控線路附加節點的注入功率進行類似變換，得到：

IPFC遵循有功守恒，以注入功率為變量的IPFC模型為：

方程式(A₅)中的第二個和第四個公式的左邊變量V_seim、V_sein、θ_seim、θ_sein，在求得IPFC注入功率變量之后，根據式方程式(A₅)中的第二個和第四個公式推得V_seim、V_sein、θ_seim、θ_sein的值；

將方程式(A₅)中的第一個和第三個公式的實部和虛部都取為0，得到：

方程式中，θ_im、θ_in為θ_i與θ_m和θ_n的差值；

將方程式(A₆)中的注入功率P_ijt1,2,Q_ijt1,2,P_mjt、Q_mjt、P_njt、Q_njt看作變量，從而等效替代IPFC控制變量V_se、θ_se對潮流的作用；通過調節注入功率，同等地實現IPFC的控制效果；

所述V_i、θ_i分別為IPFC公共節點的節點電壓幅值和相角，V_seim∠θ_seim、V_sein∠θ_sein分別為主控變流器和輔控變流器的輸出電壓，X_seim、X_sein分別為主控線路和輔控線路的耦合變壓器電抗；

所述P_mjt、Q_mjt、V_m、θ_m分別為IPFC主控線路附加節點的注入有功功率、無功注入功率、節點電壓幅值、節點電壓相角；

所述P_njt、Q_njt、V_n、θ_n分別為IPFC輔控線路附加節點的注入有功功率、無功注入功率、節點電壓幅值、節點電壓相角。

2.根據權利要求1所述的一種以注入功率為變量的IPFC模型的潮流計算方法,其特征在于，潮流計算方法以IPFC的注入功率作為潮流計算過程中IPFC的狀態變量；構建以線路功率為控制目標的IPFC潮流計算迭代更新方程，根據每次迭代的控制目標差值與系統狀態量，對IPFC的注入功率進行逐步更新直至收斂；

潮流計算方法包括以下步驟：

S1：載入算例；

S2：數據初始化，并令k＝0，k為迭代次數；

S3：設定IPFC主控線路控制目標P_mjref與Q_mjref、輔控線路控制目標P_nkref；

S4：代入IPFC注入功率，采用牛頓拉弗遜法潮流計算，令k＝k+1，獲取潮流不平衡量矩陣ΔP、ΔQ和系統狀態量V_i^(k)、θ_i^(k)、V_m^(k)、θ_m^(k)、V_n^(k)、θ_n^(k)；

S5：迭代更新得到P_mjt^(k+1)、Q_mjt^(k+1)、P_njt^(k+1)；

考慮附加節點的功率關系，建立方程如下所示：

同時公共節點與附加節點間的功率滿足：

基于方程式(A₇)-(A₁₀)，P_mjt、Q_mjt、P_njt的迭代更新值為：

S6：迭代更新得到P_ijt1^(k+1)、Q_ijt1^(k+1)；

當P_mjt、Q_mjt、P_njt給定時，根據方程式(A₆)中的第一個和第二個公式求出P_ijt1、Q_ijt1，得出：

從而P_ijt1、Q_ijt1的迭代更新值為：

S7：迭代更新得到P_ijt2^(k+1)；

根據方程式(A₆)中的第五個公式，P_ijt2滿足如下關系：

P_ijt2＝-P_mjt-P_njt-P_ijt1 (A₁₄)

從而P_ijt2的迭代更新值為：

P_ijt2^(k+1)＝-P_mjt^(k+1)-P_njt^(k+1)-P_ijt1^(k+1) (A₁₅)

S8：迭代更新得到Q_ijt2^(k+1)、Q_nij^(k+1)；

根據方程式(A₆)中的第三個和第四個公式，求得Q_ijt2、Q_njt如下所示：

從而Q_ijt2、Q_njt的迭代更新值為：

S9：通過以下公式判斷是否滿足收斂精度ε，若不滿足則回到S4；若滿足則執行S10；

S10：根據式(A₅)中的第二個和第四個公式求取V_seim、V_sein、θ_seim、θ_sein，的值；

所述P_im、Q_im、P_in分別為公共節點與主控線路附加節點間的有功功率、無功功率、公共節點與輔控線路附加節點間的有功；

所述P_mj、Q_mj、P_nk為主控線路的有功功率、無功功率、輔控線路的有功功率；

所述P_mjref、Q_mjref、P_nkref分別為主控線路有功、無功、輔控線路有功的目標值。