含电力电子设备的潮流

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。
2020/4/10
VSC——Voltage Source Converter
VSC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）
Vi ViSPEC 0
控制发出无功功率恒定
Qsh Vi ,i ,Vsh ,sh
Q SPEC sh
0
控制等效并联电抗恒定
X X shunt
SPEC shunt
Im
Vsh Vi Vsh
ysh
X
SPEC shunt
0
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
Pc
VlVp X TCSC
sin lp
0
l
p
rlm jxlm
m
Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
2020/4/10
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）
Ql
X TCSC
Vl X2
TCSC
Vl Vp coslp
Qp
X TCSC
Vp X2
TCSC
TCSC
sin lp
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
2020/4/10
用公式
Plp
Pc
VlVp X TCSC
sin lp
0
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
Vp Vl cos pl
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）
Plp Vl
Vl
Plp Vp
Vp
VlVp X TCSC
sin lp
Plp l
Plp p
VlVp X TCSC
coslp
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）
Plp X TCSC
VlVp X2
glm jblm
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定， 其他控制目标类似。
2020/4/10
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
Pl Pls Pc Vl Vj Glj coslj Blj sinlj 0
jl
Ql
Qls
Vl X TCSC
Vl Vp coslp
武志刚
2020/4/10
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
2020/4/10
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
潮流计算结束后应求出合 适的Vco
VSC换流器
yco Vco +
-
2020/4/10
i
Psh Vi2 gsh ViVsh gsh cos i sh bsh sin i sh
ysh Psh jQsh
Qsh Vi2bsh ViVsh gsh sin i sh bsh cos i sh Vi Vsh +
Pshm Vm2 gshm VmVshm gshm cos m shm bshm sin m shm Qshm Vm2bshm VmVshm gshm sin m shm bshm cos m shm
zshm 1 gshm jbshm m i, j, k
2020/4/10
Vl V j Glj sinlj Blj coslj
jl
0
Pp Pc VpVm Gpm cos pm Bpm sin pm 0
Qp
Vp X TCSC
Vp Vl cos pl
VpVm Gpm sin pm Bpm cos pm
0
增加了一个未知数XTCSC，相应增加了一个方程
Plp
-
SVC内部交换功率时自身并不消耗有功功率，故有 约束
PE
ReVsh
I
sh
Vs2h gsh
ViVsh
g sh
cosi
sh
bsh
sini
sh
0
•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
2020/4/10
控制所联母线电压恒定
sh
Qi
Vsh Qi
sh Vsh
0 0
i
F
i
Pi
i
Qi
i
Vi F
Vi Pi
Vi Qi
Vi
sh
Vsh
i
Vi
PE
F
Pi
Qi
00ຫໍສະໝຸດ 2020/4/10设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。
2020/4/10
Pdc Pdci Pdcj Pdck Ploss 0
其中
Pdcm
Re
Vshm
I shm
V2 shm
g
shm
ViVshm
gshm cos i shm
bshm sin i shm
m i, j, k
Ploss 由直流侧的电网拓扑及参数决定
rlm jxlm
m
Plp
VpVl X TCSC
sin lp
Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
Qlp
Vl X TCSC
Vl Vp coslp
Ppl
VpVl X TCSC
sin pl
Plp
Qpl
Vp X TCSC
Vp Vl cos pl
l
p
rlm jxlm
Plp jQlp Ppl jQpl
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，《Flexible AC
Transmission Systems: Modeling and Control》）
2020/4/10
l XTCSC p
2020/4/10
V min sh
Vsh
V max sh
sh
Ish
Vi Vsh
ysh
I max sh
2020/4/10
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：
PE PE PE PE 0 0
sh Vsh
F F
sh
Vsh
Pi Pi