交直流混联系统的潮流资料
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交直流混合电力系统潮流计算
交直流电力系统潮流计算摘要：由于我国能源分布与经济发达地区的不均衡性，今后能源大规模、远距离流动成为必然。
特高压直流输电具有送电容量大、送电距离远等优点，在今后的能源流动中具有不可替代的地位。
本文首先阐述了高压直流输电系统的发展及运行特点，总结已有的交直流电力系统潮流计算的一般方法，提出一种实用新型交直流电力系统潮流计算方法。
同时对大规模交直流互联系统，提出了分区并行潮流算法的思路。
关键词：电力系统，交直流互联，潮流计算1. 引言我国地域辽阔，水能、煤炭资源较丰富，油、气资源相对贫乏，发电能源资源的分布和用电负荷的分布极不均衡。
一方面，全国可开发的水电资源有近2/3 分布在西部的四川、云南、西藏三省区，煤炭保有储量的2/3分布在山西、陕西、内蒙古三省区；另一方面，东部沿海和京广铁路沿线以东地区经济发达，用电负荷约占全国的 2/3。
今后我国水能和煤炭资源的开发多集中在西南、西北和晋、陕、蒙地区，并逐步西移和北移，而东部沿海和京广铁路沿线东地区国民经济持续快速发展，导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越远，使得我国能源配置的距离、特点和方式都发生了巨大变化，因此必然引起能源和电力的跨区域大规模流动。
直流输电一般定位于一定距离、一定规模的电力外送，在今后的电网发展中将日益受到重视。
随着电力大规模流动的距离逐渐加大，现有的±500kV直流输电将无法满足要求，客观上需要采用更高一级的直流输电电压等级。
根据对我国西南水电外送输电方案的多次滚动规划研究成果并结合国外的相关研究结论，±800kV 直流输电在技术上是可行的，比较适合我国的实际情况。
随着高压直流输电的应用越来越广泛，交直流混合电力系统将越来越普遍存在，其潮流算法也应当相应的有所发展，以适应实际的需求。
交直流互联电力系统潮流算法主要分为联合求解法和交替求解法。
联合求解法的收敛性好，但破坏了交流潮流算法中雅可比矩阵的结构，计算效率会随着直流系统的增加而降低；交替求解法的收敛条件相对苛刻，不需要修改交流系统的雅可比矩阵，易于实现。
交直流混联电力系统潮流算法研究的开题报告
交直流混联电力系统潮流算法研究的开题报告一、题目背景随着电力系统的快速发展，面对日益增多的电能需求，国内外都在加速推进交直流混联电力系统的应用研究。
混联电力系统是指在一定范围内同时采用交流和直流输电的电力系统。
该系统具有有效利用能源、提高系统可靠性和经济性的优势。
交直流混联电力系统中，由于直流系统和交流系统之间具有相互引入、相互阻塞的特性，其潮流计算和控制变得更为复杂。
因此，为实现混联电力系统中各系统之间的平稳运行，必须对其交直流混联电力系统的潮流算法进行深入研究。
二、研究目的本研究旨在探讨交直流混联电力系统潮流算法，建立混联电力系统的数学模型，深入分析不同情况下混联电力系统的潮流计算方法，为混联电力系统的稳定性和可靠性提供理论支持。
三、研究方法本研究将针对交直流混联电力系统的数学模型进行建立，分析混联电力系统中交流和直流系统之间的相互作用和影响。
通过建立混联电力系统的潮流计算模型，并运用相关的数值方法，对混联电力系统中的潮流进行计算和分析。
然后，对混联电力系统中不同情况下的潮流传输特性进行模拟分析。
四、主要研究内容（1）交直流混联电力系统数学模型的建立。
（2）交直流混联电力系统的潮流计算模型的建立。
（3）分析交直流混联电力系统中不同情况下的潮流计算方法。
（4）模拟交直流混联电力系统中不同情况下的潮流传输特性。
五、预期结果本研究将通过对交直流混联电力系统的数学模型的建立和潮流计算方法的分析，得出混联电力系统的稳定性和可靠性的结论，并为混联电力系统的实际运行提供理论依据。
六、结论本研究将对交直流混联电力系统的潮流算法进行深入研究，探讨不同情况下的潮流计算方法，加深了对混联电力系统的认识，为混联电力系统的实际应用提供可靠的理论支持。
交直流混联电力系统潮流计算与机组组合
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald26“西电东送”“北电南送”是我国未来电力格局的重要发展趋势，随着多个直流输电工程的投入运行，大规模交直流混联电力网络逐步形成，这给电力系统的运行和管理提出了更高的要求。
科学、可靠的潮流算法是进行交直流混联系统运行分析的重要基础，且随着精益化调度管理方式的不断推行，如何解决机组组合问题也逐渐受到关注，对于交直流混联电力系统来说，考虑安全约束的机组组合能够保证电网运行的安全性和可靠性。
基于以上，该文简要研究了交直流混联电力系统潮流计算及机组组合的相关问题。
1 交直流混联电力系统潮流计算对于交直流混联电力系统来说，其潮流计算模型将直流系统状态变量和控制变量引入到了交流系统非线性方程中，增加了缪奥数直流系统方程，因此，传统的交流系统潮流计算方法已经难以适用，需要进行改进和补充，满足交直流混联电力系统潮流计算要求。
一般来说，交直流混联电力系统潮流计算方法主要有如下两种。
1.1 统一迭代法统一迭代法是以极坐标下牛顿法为基础发展而来的一种潮流计算方法，在进行迭代求解的过程中，这种算法将交流节点状态变量及直流系统变量进行了统一。
利用统一迭代法技能型交直流混联电力系统潮流计算有着收敛性良好的优点，其适应性较为广泛，对于不同控制方式、网络结构的算例来说都能够进行迭代计算，求取收敛解[1]。
但需要注意的是，应用统一迭代算法进行交直流混联电力系统潮流计算的过程中，加入了Jac obia n矩阵阶数，在每一次进行迭代之后，都需要对Jacobian矩阵进行重新计算，这就大大增加了潮流计算的计算量。
针对这个问题，可以对统一迭代法进行一定的改进，减少计算量。
下面来例举两种改进方法：对传统牛顿法改进，对数学模型进行简化，在交直流混联电力系统潮流计算过程中，只需要对Jacobi an矩阵进行一次计算即可，这就大大降低了计算量，以网络大小和收敛准确度要求为依据，综合应用三阶收敛牛顿法、六阶收敛牛顿法以及简化牛顿法，这对于提升潮流计算中的求解速度有着积极的意义。
交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法[发明专利]
![交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/bbf80bb7312b3169a551a413.png)
专利名称：交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法专利类型：发明专利
发明人：董新洲,王浩男,金勃良
申请号：CN202010307640.2
申请日：20200417
公开号：CN111416358A
公开日：
20200714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出了一种交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法。
其中，装置包括：存储器，存储器存储有计算机程序；处理器，处理器执行计算机程序时执行以下步骤：获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，兼顾潮流计算的效率和精度。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市海淀区清华园1号
国籍：CN
代理机构：北京友联知识产权代理事务所(普通合伙)
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交直流混合潮流计算程序
交直流混合潮流计算程序引言：交直流混合潮流计算是电力系统中一项重要的计算方法，能够准确计算电力系统中交流和直流电流的分布和功率流动情况。
本文将介绍交直流混合潮流计算程序的基本原理、计算流程以及应用。
一、基本原理交直流混合潮流计算程序是基于潮流计算理论和电力系统的运行特点开发而成的。
潮流计算是指根据电力系统的拓扑结构、负荷和发电机的参数，通过求解节点电压和线路功率的方程组，得到电力系统中各节点的电压和功率分布情况。
交直流混合潮流计算程序在传统潮流计算的基础上，考虑了交直流电源的并联运行，能够更加准确地反映电力系统的实际运行情况。
二、计算流程交直流混合潮流计算程序的计算流程一般包括以下几个步骤：1. 数据准备：收集并整理电力系统的拓扑结构、负荷和发电机的参数等相关数据，并进行数据预处理，确保数据的准确性和一致性。
2. 潮流方程建立：根据电力系统的物理特性和运行条件，建立交直流混合潮流计算的方程组。
该方程组一般包括节点电压方程、线路功率方程和交直流电源运行方程等。
3. 潮流方程求解：采用数值计算方法，通过迭代运算求解潮流方程组。
常用的计算方法包括高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
4. 结果分析：对潮流计算结果进行分析和比较，得到电力系统中各节点的电压和功率分布情况。
根据分析结果，可以评估电力系统的稳定性和安全性，为系统运行和调度提供参考依据。
三、应用交直流混合潮流计算程序在电力系统的规划、设计和运行中具有广泛的应用价值。
主要应用包括以下几个方面：1. 电网规划：交直流混合潮流计算可以帮助规划人员评估电力系统的承载能力和稳定性，优化输电线路的布置和容量配置，提高电力系统的经济性和可靠性。
2. 电力系统设计：交直流混合潮流计算可以辅助设计人员确定电力系统的参数和运行方式，优化变电站和输电线路的选址和布置，确保电力系统在设计条件下的正常运行。
3. 运行调度：交直流混合潮流计算可以为电力系统的运行调度提供决策支持。
含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析
含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析近年来,电力电子技术飞速发展,加上PWM控制技术的运用,以IGBT为主的全控型电力电子变换器占据了电流变换器的主导地位,其中IGBT为基础的电压源型变换器VSC的快速发展,使得两端柔性直流输电VSC-HVDC及多端柔性直流输电VSC-MTDC技术得以实现。
VSC-MTDC系统可实现多端供受电,相比于VSC-HVDC系统更具安全可靠性、运行方式更具灵活性及分布式电源消纳能力更好。
因此,研究含VSC-MTDC交直流混联系统最优潮流及其损耗问题,可为电力系统安全运行、系统方案规划、建设拓展方案等提供强有力依据,具有重要的价值及意义。
含VSC-MTDC的交直流混联系统潮流计算方法有别于传统纯交流系统计算,其计算更为复杂。
论文针对含VSC-MTDC交直流混联系统运用交替迭代法计算潮流时,Newton-Raphson产生的雅可比矩阵元素在每次迭代时需重新计算,影响潮流计算收敛速度的问题,提出考虑换流站损耗及其容量约束,改进交流部分迭代的雅可比矩阵元素,即将交流侧有功无功与电压偏导与换流站损耗计算式结合,形成交替迭代法的改进算法。
含VSC的网格式拓扑的交直流混联系统中,各VSC功率双向流通,其参考量对潮流及损耗的影响较常用的辐射式拓扑结构更大。
论文提出将Newton-Raphson法与改进遗传算法相结合,以曲线拟合理论计算的换流站损耗及直流电压偏移量为目标函数的最优潮流算法,通过优化VSC参考电压及参考功率,合理分配潮流,从而提高换流效率,降低换流站损耗。
针对含VSC交直流混联系统多区域互联的最优潮流问题,论文考虑了由VSC-MTDC系统互联后各区域市场经济性与损耗分摊的问题。
以社会福利最大及损耗分摊最小为目标函数,考虑相应潮流约束,采用NSGA-Ⅱ算法求解,分别得出系统Pareto最优解集及考虑N-1安全的Pareto最优解集。
在多个区域互联形成的互联互通电力市场机制下,极大限度的发挥电力余缺互补的优势,并且社会福利及损耗分摊会随潮流变化。
4-3交直流混联系统的潮流讲解
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2. 潮流计算方程式
输电方式的发展
电力工业萌芽阶段，以爱迪生（1847～1931）为代表的直 流派主张从发电到输电都采用直流，以西屋（1846～1914） 为代表的交流派则主张从发电到输电都采用交流。 由于多台发电机同步运行问题的解决以及变压器、三相感 应电动机的发明和完善，交流系统在经济技术上优越性日 益突出，以致取得主导地位。 如今，直流输电技术进一步发展，优势也逐步体现， HVDC（High Voltage Direct Current）在世界各大电力系 统中应用渐增，使得现代电力系统成为交流中包含直流输 电系统的交直流混联系统。 我国第一条大型直流输电线路工程－葛洲坝到上海 ±500kV、1080km高压直流输电线路已于1990年投入运行
所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变 换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换 成三相交流后送往用户。
4.2 直流输电的基本原理
最简单的直流输电系统，它由直流输电线路、两 端的换流站组成。 换流站中主要设备有：换流器、换流变压器、平 波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿 设备和断路器。 功率传输从交流系统1开始，经整流变压器送入整 流器变成直流；然后通过直流输电线路送至逆换 流器，变成三相交流后再经逆换流变压器送给交 流系统2。显然，直流线路输送的完全是有功功率。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。
2. 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
2. 潮流计算方程式
输电方式的发展
电力工业萌芽阶段，以爱迪生（1847～1931）为代表的直 流派主张从发电到输电都采用直流，以西屋（1846～1914） 为代表的交流派则主张从发电到输电都采用交流。 由于多台发电机同步运行问题的解决以及变压器、三相感 应电动机的发明和完善，交流系统在经济技术上优越性日 益突出，以致取得主导地位。 如今，直流输电技术进一步发展，优势也逐步体现， HVDC（High Voltage Direct Current）在世界各大电力系 统中应用渐增，使得现代电力系统成为交流中包含直流输 电系统的交直流混联系统。 我国第一条大型直流输电线路工程－葛洲坝到上海 ±500kV、1080km高压直流输电线路已于1990年投入运行
所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变 换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换 成三相交流后送往用户。
4.2 直流输电的基本原理
最简单的直流输电系统，它由直流输电线路、两 端的换流站组成。 换流站中主要设备有：换流器、换流变压器、平 波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿 设备和断路器。 功率传输从交流系统1开始，经整流变压器送入整 流器变成直流；然后通过直流输电线路送至逆换 流器，变成三相交流后再经逆换流变压器送给交 流系统2。显然，直流线路输送的完全是有功功率。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。
2. 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
4-3交直流混联系统的潮流
1. 3. 4. 5. 远距离大功率输电； 通过地下电缆向大城市供电； 交流系统互连。不同额定频率系统间或非同步运行的系 统联络（既要实现联网又要保持各自相对独立性）； 配合新能源发电。如风力发电、太阳能发电等这些发电 方式不能保证工业频率，需先整流成直流传输然后逆变 成工频交流，以实现与交流系统并联运行
换流器的功能是把三相交流电变换成直流电或直流电变换成三相交流 电，前者称为整流，后者称为逆变。相应的换流设备称为整流器和逆 变器。换流器中最基本的元件是阀元件，现代高压直流输电系统所用 的阀元件为普通晶闸管。为了满足所需的电压和电流需要，用于直流 输电的换流器可由一个或多个换流桥串并联组成，换流桥为三相桥式 换流电路，有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。
电力系统发生紧急功率缺口时应对更灵活快捷。
电力系统暂态过程中，当快速大幅度调整输送功率时，交流系统 的原动机并不立即承担全部功率增量，只是系统频率发生相应变 化。系统1频率下降，系统2频率升高，相当于先将系统1中所有转 动设备的动能转化为电能传输给了系统2，系统1的频率可以在随 后增加原动机出力后逐渐恢复。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
交、直流系统输电功率相 同的情况下，直流输电达到 一定距离时，建设换流站多 花费的投资恰好被直流输电 线路节省的投资完全补偿， 则称这个距离为交、直输电 的等值距离。随着电力电子 技术的进步，直流输电技术 的关键元件换流阀的耐压值 和过流量大大提高，造价大 幅下降，直流输电经济性优 势日益显著。
换流器的功能是把三相交流电变换成直流电或直流电变换成三相交流 电，前者称为整流，后者称为逆变。相应的换流设备称为整流器和逆 变器。换流器中最基本的元件是阀元件，现代高压直流输电系统所用 的阀元件为普通晶闸管。为了满足所需的电压和电流需要，用于直流 输电的换流器可由一个或多个换流桥串并联组成，换流桥为三相桥式 换流电路，有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。
电力系统发生紧急功率缺口时应对更灵活快捷。
电力系统暂态过程中，当快速大幅度调整输送功率时，交流系统 的原动机并不立即承担全部功率增量，只是系统频率发生相应变 化。系统1频率下降，系统2频率升高，相当于先将系统1中所有转 动设备的动能转化为电能传输给了系统2，系统1的频率可以在随 后增加原动机出力后逐渐恢复。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
交、直流系统输电功率相 同的情况下，直流输电达到 一定距离时，建设换流站多 花费的投资恰好被直流输电 线路节省的投资完全补偿， 则称这个距离为交、直输电 的等值距离。随着电力电子 技术的进步，直流输电技术 的关键元件换流阀的耐压值 和过流量大大提高，造价大 幅下降，直流输电经济性优 势日益显著。
交直流混联电网连续潮流计算研究
交直流混联电网连续潮流计算研究引言：随着电力系统的不断发展和变化，交直流混联电网逐渐成为一种灵活且高效的供电形式。
然而，在交直流混联电网中进行连续潮流计算是一项具有挑战性的任务，因为它需要对交流和直流系统的潮流进行同时考虑，确保系统的稳定运行。
本文将对交直流混联电网连续潮流计算进行研究，分析其方法和技术，并探讨其在实际应用中的意义。
一、交直流混联电网的特点1.交直流系统并联：交直流系统并联连接，使得电能可以根据需求在交流和直流系统之间进行流动，增加电网的灵活性和安全性。
2.高效能量转换：通过相应的转换设备，可以将交流和直流能量进行高效地转换，使能量在系统中的传输更加稳定和可靠。
3.直流系统的稳定性：直流系统相对于交流系统来说更为稳定，可以提供更加可靠的能量供应，特别适用于一些高负载和特殊需求的场景。
二、交直流混联电网连续潮流计算方法连续潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务，旨在确定电网中各节点的电压和功率流向，评估系统的稳定性和安全性。
在交直流混联电网中进行连续潮流计算需要同时考虑交流和直流系统，因此需要采用一些特殊的方法和技术。
1.拓展传统潮流计算算法：传统的潮流计算算法主要针对交流系统进行设计，无法直接应用于交直流混联电网。
因此，需要对传统算法进行拓展，将直流系统的特性进行考虑，如VSC-HVDC的功率-电压特性等。
可以采用增量法、牛顿-拉夫逊法等传统算法作为基础，加入直流系统的参数和特性，进行连续潮流的计算。
2.建立交直流混联电网的等效模型：3.开发基于仿真的连续潮流计算工具：基于仿真的连续潮流计算工具可以帮助工程师更好地理解交直流混联电网的运行和性能。
通过建立系统的模型和仿真平台，可以实时模拟和分析交直流系统的潮流情况，并提供一些建议和优化方案。
这样可以有效减少试错成本和风险，提高电网的稳定性和可靠性。
三、交直流混联电网连续潮流计算的意义1.系统设计和规划的支持：连续潮流计算可以帮助工程师对交直流混联电网进行规划和设计。
交直流混联系统的最优潮流分配方法、存储介质及设备的制作流程
图片简介:本技术涉及一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，包括：建立交直流混联系统的最优潮流分配模型，以及简化模型中的交流网络的潮流方程、直流网络的潮流方程，最终将总网损表示为交直流耦合点注入的交流功率Pt的函数，求解Pt的最优值。
技术要求1.一种交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，包括：获取交直流混联系统的最优潮流分配模型其中，x为所述交直流混联系统的状态变量，Ploss为总网损，包括交流网损Ploss_ac与直流网损Ploss_dc，h(x)＝0为潮流方程，包括交流网络的潮流方程和直流网络的潮流方程；获取以交直流耦合点注入的交流功率Pt表示的所述交流网损Ploss_ac的函数；获取以交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2表示的所述直流网损Ploss_dc的函数；其中，所述以所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2表示的所述直流网损Ploss_dc的函数为其中，M 为直流网络的端口数，Pdk为端口k注入的直流功率，Yij为端口导纳矩阵Y中的元素，Rij为Y-1中的元素；根据所述交直流耦合点注入的交流功率Pt、所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2与交直流耦合点注入的总功率Ptotal之间的关系，得到以所述交直流耦合点注入的交流功率Pt表示的所述总网损Ploss的函数；以及求解所述交流功率Pt的最优值，根据该最优值分配交直流耦合点的交流功率和直流功率，得到所述总网损Ploss的最小值；其中，所述以所述交直流耦合点注入的交流功率Pt表示的所述交流网损Ploss_ac的函数为Ploss_ac＝a1Pt2+b1Pt+c1；其中，N 为交流网络的节点数，Gij为节点导纳矩阵的实部G中的元素，xik为支路电抗形成节点导纳矩阵的逆矩阵中的元素，Pak为节点k注入的有功功率。
2.根据权利要求1所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，所述总网损Ploss＝aPt2+bPt+c，所述交流功率Pt的最优值为-b/2a，其中，a＝a1+a2，b＝b1-b2-2a2Ptotal，3.根据权利要求1所述的交直流混联系统的最优潮流分配方法，其特征在于，所述交直流耦合点注入的交流功率Pt、所述交直流耦合点所连端口注入的直流功率Pd2与交直流耦合点注入的总功率Ptotal之间的关系，包括：Pt+Pd2＝Ptotal。
交直流混联电力系统潮流计算与机组组合
流 计算与机组组合
伊 辉 杰 （ 国 家新 闻 出版 广 电总局 ２ ０ ２ １台 ， 黑龙 江 齐 齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在我 国电力系统的持续发展 中， 由于很 多的直流供 电系统工程 同时进行运转 ， 因此要 管理好规模庞 大的输 电网络 ， 就 出现 了 交直流混联 电力系统 ， 它也给我 国的 电力 系统的正常运行和相 关的管理 工作 带来不少的挑 战 ， 主要 阐释关 于交直流混联 电力 系统潮流计 算的求解 方法 以及机组组合运算。 关键词 ： 交直流混联 ； 电力 系统； 潮流计算 ； 机组组合 我 国的电力发展并不 平衡 ， 在我 国很多 的偏远 山区居民的用 电 功功率负荷 ， 此外对于直流 电网系统来 说 ， 就将 交流 的一方 看作恒 情况不容 乐观 ， 我们也开展 了很 多的输 电工程 ， 来平衡 区域 间的电 压 源 。 力发展 ， 另一方面 ， 在发达地区的供 电压力持续加大 ， 比如西 电东 送 作 为统一迭代 法的简化算法 ， 运算 速度是更 加快速 的 ， 采用交 工程就是为了缓解我国东部沿 海地区的用电压力 ， 要实施这 一庞大 替式利用不相 同的计算 方式 进行 直流与交 流的运算 ， 这就对两者 的 的工程 ， 乃 至管控好全 国的电力 网络 ， 就必须要有极 为先进 的管 理 系统初值 的首次设定提 出更 高的标准 ， 相对于统一迭 代法 ， 其收敛 系统来进行输 电网络的相关保 障 ， 交直流混联 电力 系统 的应 用更 是 性 降低 ， 导致计算不 收敛 以及整个混联系统 的运行持续振荡 。要保 提醒我们要加强管理效率 ， 采用科学合理 的计算方式来 运行 好这套 证 系统 的稳定性 ， 也可 以对交替迭代 法进行改进 。 系统 ， 潮 流算 法可以为交直流混联 电力系统 的运 转提供支 持 ， 伴 随 要 快速 的解决 这一难题 ， 首选将该 方法融入 快速解耦 法 ， 两者 精益化管理模式的应用 ， 有关机组组合 的问题也愈加得 到更 多的重 的相互结合就可 以直接 对直流与交流存在 的耦 合关系展 开分析研 视， 机组 组合 的管理更加具有制约性 ， 提高安全可靠性 ， 可以保障电 究 ， 经过科 学的分析计算 ， 找 出直流 电网系统的控制变量 给交流 系 力系统的稳定运转 。 统带来 了怎样 的变化 ， 并研究潮流计算 的算法在计算收敛解 的过程 １交直流 混联 电力 系统潮流计算 中会受到控制方式的哪些作 用影 响 ， 与快速解耦法相结合 的方式 能 通过交直流混联电力系统的计算方式和运行数据我们知道 ， 交 够有效 的改进和优化收敛性 ， 弥补了交替迭代法 的不足 。 流与直流之所 以能够达成混联成网 ，就是使用潮流计算 的模型 ， 将 在 一定 的控 制模式 的影响下 ， 采用交替迭代法 进行计算会导致 属于直流 电网系统 的状 态以及控制 的变量 加入进交 流电 网系统 的 直流电网的系统系数矩阵出现不 可逆 的现象 ， 对其 系数矩 阵进行 可 非 线 性 方 程 之 中 ，这 样 就 出 现 了另 一 种 直 流 电 网 系统 的 运 算 方 程 逆改造 ， 就可以增 强计算过程 中的收敛性 。 式， 缪奥数方程 。 从混联 系统 的发展趋势来看 ， 以往运用于交流电网 ２ 交直流混联 电力系统的机组组合 系统 的传统潮流计算无法满足现有系统的需求 ， 需要进 行优 化计 算 对 于电力 系统来 说 ， 发 电机组 的优化组合 指的是在 ２ ４ ｈ之 内以 方法 ， 达 到交直流混联 电力 系统 的计算要求 。下面就对 交直流混联 负荷 预报为基础 ， 保证负荷需求 和机组安全等条件 下 ， 对各个 时段 电力系统的两种主要的潮流计算方式进行介绍 。 运行 的机组进行选定 ， 对机组 的启停时 间进行确定 ， 保证 ２ ４ ｈ之内 １ ． １ 统一迭代法 。 统一迭代法是一种在极坐标的范围内 ， 并且依 总耗量的最低 ， 科学合理 的机组组 合能够有效节 约燃 料费用 ， 并 提 靠牛顿法作为基础 ， 以此发展变化而来 的潮流算法 。利 用该 方法进 升机组 的寿命 。传统的机组 组合算 法有着 计算 精度不高 、 只能获得 行计算时 ， 在算法上统一 了交流 系统 的状态变量 和直流系统中的变 局部最优解 的缺点 ， 不适用于交直流混联 电力 系统 的机组组合优 化 量， 然后进行迭代计算来求解 。采用这种方法来满 足交 直流混联 电 计算 。 力系统 的潮流计算 ， 相较于其他方 法拥有更好 的收敛 性 ， 随着混 联 积极 的交直 流供 电网络 ， 具有安全约束 的机组 组合应该成 为混 系统 的发 展 ， 统一迭代法 的应用 范围正在逐渐扩 大 ， 其 适应性在 实 联 电 网系统 的首要研究 课题 ， 我们 根据混联 电网系统的特性 ， 依 据 际 的计算 中也得到 了很 好的体现 ， 网络 的结构各 不相 同 ， 再加之 各 Ｂ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ 分解 的方式 ， 将 机组组合 划分 为两个 问题 进行研 究 ， 包括 主 种控制方式 ， 这样 的算例使用统一迭代法也能够很好 的解决 。 层 和子层 的问题 ，本质上还是安全约束与机组组合 的相关问题 ， 只 然而统一迭代法并不是完美无缺的 ，它也有其相应 的弱点 ， 就 是 看成两个独立存 在的算例 ，并通过交替迭 代的方式来计 算 出主 是计算量较大 ， 原 因是在使用该方法进行潮流计算 时 ， 引进 Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ 层 、 子层之间的问题所在 ， 找出最佳 的解释 。 矩阵 阶数进行 运算 ， 完成迭代 求解计算 后 ， 每次都要将 Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ矩 如果在计算 过程 中出现了无法 明确 情形的状态下 ， 适宜采取 分 阵重新进 行计算 ， 这种重复计算 的算法无疑使计 算量大增 ， 以及 会 层 抽 样 的 办 法 ， 在 划 分 多 个 层 次后 ， 多增 加 一 个 以确 定 的 模 型 为 基 对系统的运行及反应速度造成影响 ， 但是这个 问题 是可以通过科 学 础的子层 问题 ， 再对相关 的可靠性 展开检测 ， 以此再来 明确计算 的 的方法来解决的 ， 下面就列举一些可靠的解决办法 。 最佳 解 。 统一迭代法是以牛顿法为基础发展起来的 ， 第 一种 改进 的方式 此外 ， 如果负荷 的不确定性可能会影 响潮 流方 程不平衡量 的情 就是对 牛顿法进行一定 的优化和改造 ，精 简牛顿法 的数学计算 模 况下 ， 则可以将其作为惩罚项 ， 并计入 到 目标函数中 ， 以此 为基础来 型， 这样 的改进能够使统一迭代法的计算 量降低 ， Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ 矩 阵的计 重新 针 对 直 流 Ｓ Ｃ Ｕ Ｃ问 题 进 行 建 模 ， 之后应用 Ｂ Ｅ Ｎ Ｄ Ｅ Ｒ Ｓ分 解 法 的 算不用再 重复 了， 增强 了算法 的运 算速度 ， 使系统拥有 更加可靠 的 思想 ， 按照上述分析 的过程对机组组合问题进行分解 ， 求 出最优解 。 运行模式和速度。我们在对交直流混联电力系统进行潮流运算时 ， ３ 结 论 要将算法的不足之处通过科学的方法加以解决和改进 ， 综合 利用 牛 本 文重点介 绍了关 于交直 流混联 系统中的潮流计算方法 ， 明确
伊 辉 杰 （ 国 家新 闻 出版 广 电总局 ２ ０ ２ １台 ， 黑龙 江 齐 齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在我 国电力系统的持续发展 中， 由于很 多的直流供 电系统工程 同时进行运转 ， 因此要 管理好规模庞 大的输 电网络 ， 就 出现 了 交直流混联 电力系统 ， 它也给我 国的 电力 系统的正常运行和相 关的管理 工作 带来不少的挑 战 ， 主要 阐释关 于交直流混联 电力 系统潮流计 算的求解 方法 以及机组组合运算。 关键词 ： 交直流混联 ； 电力 系统； 潮流计算 ； 机组组合 我 国的电力发展并不 平衡 ， 在我 国很多 的偏远 山区居民的用 电 功功率负荷 ， 此外对于直流 电网系统来 说 ， 就将 交流 的一方 看作恒 情况不容 乐观 ， 我们也开展 了很 多的输 电工程 ， 来平衡 区域 间的电 压 源 。 力发展 ， 另一方面 ， 在发达地区的供 电压力持续加大 ， 比如西 电东 送 作 为统一迭代 法的简化算法 ， 运算 速度是更 加快速 的 ， 采用交 工程就是为了缓解我国东部沿 海地区的用电压力 ， 要实施这 一庞大 替式利用不相 同的计算 方式 进行 直流与交 流的运算 ， 这就对两者 的 的工程 ， 乃 至管控好全 国的电力 网络 ， 就必须要有极 为先进 的管 理 系统初值 的首次设定提 出更 高的标准 ， 相对于统一迭 代法 ， 其收敛 系统来进行输 电网络的相关保 障 ， 交直流混联 电力 系统 的应 用更 是 性 降低 ， 导致计算不 收敛 以及整个混联系统 的运行持续振荡 。要保 提醒我们要加强管理效率 ， 采用科学合理 的计算方式来 运行 好这套 证 系统 的稳定性 ， 也可 以对交替迭代 法进行改进 。 系统 ， 潮 流算 法可以为交直流混联 电力系统 的运 转提供支 持 ， 伴 随 要 快速 的解决 这一难题 ， 首选将该 方法融入 快速解耦 法 ， 两者 精益化管理模式的应用 ， 有关机组组合 的问题也愈加得 到更 多的重 的相互结合就可 以直接 对直流与交流存在 的耦 合关系展 开分析研 视， 机组 组合 的管理更加具有制约性 ， 提高安全可靠性 ， 可以保障电 究 ， 经过科 学的分析计算 ， 找 出直流 电网系统的控制变量 给交流 系 力系统的稳定运转 。 统带来 了怎样 的变化 ， 并研究潮流计算 的算法在计算收敛解 的过程 １交直流 混联 电力 系统潮流计算 中会受到控制方式的哪些作 用影 响 ， 与快速解耦法相结合 的方式 能 通过交直流混联电力系统的计算方式和运行数据我们知道 ， 交 够有效 的改进和优化收敛性 ， 弥补了交替迭代法 的不足 。 流与直流之所 以能够达成混联成网 ，就是使用潮流计算 的模型 ， 将 在 一定 的控 制模式 的影响下 ， 采用交替迭代法 进行计算会导致 属于直流 电网系统 的状 态以及控制 的变量 加入进交 流电 网系统 的 直流电网的系统系数矩阵出现不 可逆 的现象 ， 对其 系数矩 阵进行 可 非 线 性 方 程 之 中 ，这 样 就 出 现 了另 一 种 直 流 电 网 系统 的 运 算 方 程 逆改造 ， 就可以增 强计算过程 中的收敛性 。 式， 缪奥数方程 。 从混联 系统 的发展趋势来看 ， 以往运用于交流电网 ２ 交直流混联 电力系统的机组组合 系统 的传统潮流计算无法满足现有系统的需求 ， 需要进 行优 化计 算 对 于电力 系统来 说 ， 发 电机组 的优化组合 指的是在 ２ ４ ｈ之 内以 方法 ， 达 到交直流混联 电力 系统 的计算要求 。下面就对 交直流混联 负荷 预报为基础 ， 保证负荷需求 和机组安全等条件 下 ， 对各个 时段 电力系统的两种主要的潮流计算方式进行介绍 。 运行 的机组进行选定 ， 对机组 的启停时 间进行确定 ， 保证 ２ ４ ｈ之内 １ ． １ 统一迭代法 。 统一迭代法是一种在极坐标的范围内 ， 并且依 总耗量的最低 ， 科学合理 的机组组 合能够有效节 约燃 料费用 ， 并 提 靠牛顿法作为基础 ， 以此发展变化而来 的潮流算法 。利 用该 方法进 升机组 的寿命 。传统的机组 组合算 法有着 计算 精度不高 、 只能获得 行计算时 ， 在算法上统一 了交流 系统 的状态变量 和直流系统中的变 局部最优解 的缺点 ， 不适用于交直流混联 电力 系统 的机组组合优 化 量， 然后进行迭代计算来求解 。采用这种方法来满 足交 直流混联 电 计算 。 力系统 的潮流计算 ， 相较于其他方 法拥有更好 的收敛 性 ， 随着混 联 积极 的交直 流供 电网络 ， 具有安全约束 的机组 组合应该成 为混 系统 的发 展 ， 统一迭代法 的应用 范围正在逐渐扩 大 ， 其 适应性在 实 联 电 网系统 的首要研究 课题 ， 我们 根据混联 电网系统的特性 ， 依 据 际 的计算 中也得到 了很 好的体现 ， 网络 的结构各 不相 同 ， 再加之 各 Ｂ ｅ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ 分解 的方式 ， 将 机组组合 划分 为两个 问题 进行研 究 ， 包括 主 种控制方式 ， 这样 的算例使用统一迭代法也能够很好 的解决 。 层 和子层 的问题 ，本质上还是安全约束与机组组合 的相关问题 ， 只 然而统一迭代法并不是完美无缺的 ，它也有其相应 的弱点 ， 就 是 看成两个独立存 在的算例 ，并通过交替迭 代的方式来计 算 出主 是计算量较大 ， 原 因是在使用该方法进行潮流计算 时 ， 引进 Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ 层 、 子层之间的问题所在 ， 找出最佳 的解释 。 矩阵 阶数进行 运算 ， 完成迭代 求解计算 后 ， 每次都要将 Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ矩 如果在计算 过程 中出现了无法 明确 情形的状态下 ， 适宜采取 分 阵重新进 行计算 ， 这种重复计算 的算法无疑使计 算量大增 ， 以及 会 层 抽 样 的 办 法 ， 在 划 分 多 个 层 次后 ， 多增 加 一 个 以确 定 的 模 型 为 基 对系统的运行及反应速度造成影响 ， 但是这个 问题 是可以通过科 学 础的子层 问题 ， 再对相关 的可靠性 展开检测 ， 以此再来 明确计算 的 的方法来解决的 ， 下面就列举一些可靠的解决办法 。 最佳 解 。 统一迭代法是以牛顿法为基础发展起来的 ， 第 一种 改进 的方式 此外 ， 如果负荷 的不确定性可能会影 响潮 流方 程不平衡量 的情 就是对 牛顿法进行一定 的优化和改造 ，精 简牛顿法 的数学计算 模 况下 ， 则可以将其作为惩罚项 ， 并计入 到 目标函数中 ， 以此 为基础来 型， 这样 的改进能够使统一迭代法的计算 量降低 ， Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ 矩 阵的计 重新 针 对 直 流 Ｓ Ｃ Ｕ Ｃ问 题 进 行 建 模 ， 之后应用 Ｂ Ｅ Ｎ Ｄ Ｅ Ｒ Ｓ分 解 法 的 算不用再 重复 了， 增强 了算法 的运 算速度 ， 使系统拥有 更加可靠 的 思想 ， 按照上述分析 的过程对机组组合问题进行分解 ， 求 出最优解 。 运行模式和速度。我们在对交直流混联电力系统进行潮流运算时 ， ３ 结 论 要将算法的不足之处通过科学的方法加以解决和改进 ， 综合 利用 牛 本 文重点介 绍了关 于交直 流混联 系统中的潮流计算方法 ， 明确
交直流系统潮流计算的编程
交直流系统潮流计算的编程潮流计算是电力系统中一项重要的工作，它用于计算电网中各节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率流向和功率损耗。
交直流系统潮流计算的编程是实现这一过程的关键。
本文将介绍交直流系统潮流计算的基本原理，并探讨如何通过编程实现潮流计算。
一、交直流系统潮流计算的基本原理潮流计算是基于电力系统的节点电压和功率平衡方程进行求解的。
在交直流系统中，节点电压可以表示为复数形式，即包括幅值和相角两个参数。
潮流计算的目标是求解这些参数，以及支路的功率信息。
交直流系统的节点电压满足复数形式的功率平衡方程，即：S=P+jQ其中，S表示节点注入的复功率，P表示有功功率，Q表示无功功率，j为虚数单位。
节点电压的计算需要考虑支路的阻抗和导纳，以及节点注入的功率信息。
通过迭代计算，可以逐步求解各节点的电压幅值和相角。
二、交直流系统潮流计算的编程实现交直流系统潮流计算的编程实现可以使用各种编程语言，如MATLAB、Python等。
下面以Python语言为例，介绍潮流计算的编程实现步骤。
1. 数据准备：首先需要准备电力系统的拓扑结构和参数信息。
包括节点的编号和注入功率信息，支路的阻抗和导纳信息等。
2. 潮流计算初始化：初始化各节点的电压幅值和相角，可以设置初始值为1和0，然后进行迭代计算。
3. 迭代计算：通过迭代计算逐步求解各节点的电压幅值和相角。
具体的计算方法可以使用高斯-赛德尔迭代法或牛顿-拉夫逊迭代法等。
4. 收敛判断：在每次迭代计算后，需要判断计算结果是否收敛。
可以通过判断节点电压的变化范围是否小于设定的精度要求来判断是否收敛。
5. 结果输出：最后，将计算得到的电压幅值和相角，以及支路的功率信息进行输出。
三、编程实例下面给出一个简单的Python程序示例，实现交直流系统潮流计算：```python# 导入所需库import numpy as np# 数据准备N = 3 # 节点数P = np.array([1.0, 0.5, 0.8]) # 节点注入有功功率Q = np.array([0.3, 0.2, 0.4]) # 节点注入无功功率Z = np.array([[0.1 + 0.2j, 0.2 + 0.3j, 0.3 + 0.4j],[0.2 + 0.3j, 0.3 + 0.4j, 0.4 + 0.5j],[0.3 + 0.4j, 0.4 + 0.5j, 0.5 + 0.6j]]) # 支路阻抗# 潮流计算初始化V = np.ones(N) # 节点电压幅值theta = np.zeros(N) # 节点相角# 迭代计算max_iter = 100 # 最大迭代次数epsilon = 1e-6 # 收敛判断阈值for i in range(max_iter):delta_V = np.zeros(N)delta_theta = np.zeros(N)for j in range(N):sum_P = 0sum_Q = 0for k in range(N):sum_P += V[k] * (np.real(Z[j][k]) * np.real(V[j]) + np.imag(Z[j][k]) * np.imag(V[j]))sum_Q += V[k] * (np.real(Z[j][k]) * np.imag(V[j]) - np.imag(Z[j][k]) * np.real(V[j]))delta_V[j] = V[j] * (sum_P - P[j]) + V[j] * (sum_Q - Q[j])delta_theta[j] = V[j] * (sum_Q - Q[j]) - V[j] * (sum_P - P[j])V -= delta_Vtheta -= delta_theta# 收敛判断if np.max(np.abs(delta_V)) < epsilon and np.max(np.abs(delta_theta)) < epsilon:break# 结果输出for i in range(N):print("节点{}：电压幅值={}, 相角={}".format(i+1, V[i], theta[i])) ```四、总结本文介绍了交直流系统潮流计算的基本原理，并通过Python编程实现了潮流计算的过程。
交直流混合电力系统研究
交直流混合电力系统研究随着电力需求的增加以及可再生能源的不断发展，交直流混合电力系统逐渐成为一种重要的电力系统配置方式。
本文将对交直流混合电力系统的研究进行探讨，包括其概念、优势与挑战，以及当前的研究方向和未来的发展趋势。
一、概述交直流混合电力系统是一种将交流系统和直流系统相结合的电力系统配置方式。
在传统的电力系统中，交流系统被广泛应用，而直流系统主要用于特定的领域，如高压长距离输电和众多的直流电器设备。
然而，随着大规模可再生能源接入电网，交直流混合电力系统成为了一种解决技术和经济问题的有效方式。
二、优势交直流混合电力系统具有以下几个优势：1. 能源互补性：交流和直流系统各自具有不同的特点和适用范围。
交直流混合电力系统可以充分利用两者之间的互补性，提高电力系统的资源利用率和供电可靠性。
2. 可再生能源集成：可再生能源如太阳能和风能通常以直流形式产生，而传统的电力系统主要采用交流形式传输和分配电能。
交直流混合电力系统可以有效地集成大规模可再生能源，降低能源浪费和传输损耗。
3. 灵活性和可控性：交直流混合电力系统可以通过灵活配置交流和直流设备，实现对电力流的有效控制和调节，提高电力系统的稳定性和可控性。
三、挑战然而，交直流混合电力系统也面临一些挑战：1. 技术难题：交直流系统的集成和调度需要克服技术难题，如不同电压等级的互联、直流和交流系统的互通等。
2. 资源分配问题：交直流混合电力系统中的资源分配和调度问题比传统的电力系统更为复杂，需要综合考虑各种因素，如电能质量、系统安全和运行效率等。
3. 经济可行性：交直流混合电力系统的建设与运营成本相对较高，需要进行经济评估和可行性研究，以确保其在实际应用中的可行性和经济性。
四、研究方向目前，交直流混合电力系统的研究主要集中在以下几个方向：1. 电力系统拓扑与控制：研究交直流混合电力系统的拓扑结构和控制策略，实现交直流系统的协调运行和优化调度。
2. 可再生能源和储能技术：研究可再生能源的接入和集成技术，开发高效的储能技术，提高交直流混合电力系统的可再生能源利用率和供电可靠性。
(最新整理)(完整版)电力系统交直流电力系统潮流计算
2021/7/26
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一、直流系统的标幺制
潮流计算时，交流系统通常采用标幺制，因此直流系统也应采用标 幺制。因此，需要将换流器的基本方程化为标幺制下的形式以与交流系 统相连接。本书选取直流系统的基准功率和基准电压与交流系统相等， 即
S dcB S B
V dcB V B
式中： SdcB、SB 分别是直流系统和交流系统的基准功率；VdcB、VB分别为直 流系统和交流系统的基准电压。
⑵ 直流系统运行在控制方式二、即整流侧定最小触发角、逆变侧定
电流控制。即
min
Id Ids Id
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在Kr和Ki已知的条件下，由于触发角已知，故由整流侧向逆变侧作直流 电量计算。计算顺序如下：
首先计算整流侧电量
然后计算逆变侧直流电量
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Pd、 r Pd、 i Qd、 r Qd作i 为输出，将用于交流潮流的下一次迭代中。
SVC的基本元件为晶闸管控制的电抗器 TCR和晶闸管投切的电容器TSC。为了降低 SVC的造价，大多数SVC通过降压变压器接 入系统。由于阀的控制作用，SVC将产生谐 波电流，为降低谐波污染，SVC中还要有滤 波器。
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1、TCR的工作原理及数学模型
TCR支路由电抗器与两个背靠背连接的晶闸管相串联构成。通过控制 晶闸管的触发延迟角，可以控制每个周波内电感L接入系统的时间长短， 从而改变TCR的等值电抗。
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交直流电力系统的潮流问题可按照牛顿法求解传统潮流的计算流程求解。
三、交直流潮流的顺序解法
顺序解法的基本思想是：迭代计算过程中，将交流系统潮流方程和 直流系统潮流方程分别单独进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统换流站处理成接在相应交流节点上的一个等效 P.Q 负荷。而在求解 直流系统方程时，将交流系统模拟成加在换流站交流母线上的一个恒定 电压。
计及风电不确定性的交直流混联系统优化潮流算法及应用研究
计及风电不确定性的交直流混联系统优化潮流算法及应用研究随着大规模新能源的并网、高压直流输电线路的投运、各区域电网之间的有效互联,我国电网逐渐形成以高电压等级、高传输容量、高负荷密度为特点的大规模超高压交直流混联系统,运行工况较传统电网更加复杂、多变。
面对如此规模庞大、复杂的现代生产系统,如何提高其运行效率将成为人们关注的重点。
电力系统优化潮流计算,在给定运行工况条件下调节系统中可控变量,计及系统运行过程中的安全约束条件,使系统达到最优的稳定运行状态。
考虑现代电网运行过程中的各种实际苛刻要求后,传统的最优潮流模型及其求解算法将难以适用,故研究针对具有现代电网特征最优潮流问题的模型及求解算法具有一定的研究价值和现实意义。
本文拟从交直流混联系统稳态模型为研究基础,对含有风电的交直流混联系统最优潮流模型、目标、算法、应用等多个方面进行深入研究。
本文主要研究工作如下:(1)针对常规潮流算法求解交直流潮流方程存在不收敛、发散等问题,分别采用具有高阶收敛性的信赖域Levenberg-Marquardt方法和线搜索Levenberg-Marquardt方法进行求解。
在“良态”工况下,将所采用的算法与牛顿法进行比较,验证所采用Levenberg-Marquardt方法的正确性和有效性。
在重载、重直流传输功率、多条直流传输线路等“病态”工况下,基于线搜索的Levenberg-Marquardt方法和交直流潮流交替迭代模型的结合表现出较好的收敛性。
并且,在常规潮流算法失效的情况下,本文采用的Levenberg-Marquardt方法能够提供最小二乘解,为电力部门进行潮流调整以及收敛性的改善提供宝贵的参考信息。
(2)为解决直流线路控制方式发生改变需对跟踪中心轨迹内点法求解交直流最优潮流程序进行较大改动的问题,本文提出一种解耦优化算法。
该方法在已有最优潮流程序模块的基础上,根据直流线路不同控制方式对直流系统方程求解程序稍作修改即可。
多端VSC_HVDC系统交直流潮流计算
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!.2" !* ’ & ** + " " * $ "* "# *9# ! !.." !* + $ ** ’ " "* "# #;< ! 式中 !* # ** 分别为换流器发出 的 有 功 , 无 功 功 率 ’ "* 与控制变量 $ 成正比 ) 若不考虑换流器损耗 # 即 ’ 为 2 # 则由式 !.2" 和 !.. "可得 +
引言
近年来 ! 随着直流输电技术的不断发展和日臻 完善 ! 在更多的交流电力系统中出现了直流输电线 路!并有进一步发展为多端直流输电系统 "#$%""&’() !#*+,)-.’ /0$%#的趋势$ 与两端直流输电系统相比 ! "#$% 的输电能力更强 ! 运行方式也更灵活 ! 是今后 直流输电的一个发展方向 $ 尤其是基于电压源换流 器 01% "02’(.3* 12&+4*5 %2-6*+(*+ % 的新型直流输电 出现以后 ! 这种趋势将更加明显 $ 由于 017 构成的 017 8 "#$% 具有良好的运行可靠性和灵活性 ! 因此 成为了直流输电领域的重要研究方向$ 而包含 01% 8 "#$% 的交直流系统潮流计算的分析研究也 显得十分重要 $ 含 01% 的交直流混合潮流计算是分 析 01% 8 /0$% 稳态特性以及研究其稳态控制运行 方式的必要条件 !也是分析 01% 8 /0$% 暂态特性和 研究相应控制保护技术的重要环节 $ 另外 ! 对于研 究包 含 01% 8 /0$% 设 备 的 交 流 系 统 动 态 特 性 ! 以 及 01% 8 /0$% 设备对交流系统的附加控制 !该潮流 分析计算也具有重要意义 $ 传统交直流电力系统的潮流计算方法可以分为 两大类 & 统一求解法和交替求解法 $ 统一求解法将 交流系统方程和直流系统方程联合求解 ! 统一求出 交流系统和直流系统的未知变量 $ 而交替求解法则 将直流系统潮流方程和交流系统潮流方程分开求 解 ! 并交替迭代 !直到收敛为止 $ 对于仅含传统换流器的 "#$% 系统的潮流计算 已经取得了比较丰富的研究成果 ’9" :($ 但是由于 017 取代了传统的 /0;7 换流器 !两者在物理模型上有了
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引言
近年来 ! 随着直流输电技术的不断发展和日臻 完善 ! 在更多的交流电力系统中出现了直流输电线 路!并有进一步发展为多端直流输电系统 "#$%""&’() !#*+,)-.’ /0$%#的趋势$ 与两端直流输电系统相比 ! "#$% 的输电能力更强 ! 运行方式也更灵活 ! 是今后 直流输电的一个发展方向 $ 尤其是基于电压源换流 器 01% "02’(.3* 12&+4*5 %2-6*+(*+ % 的新型直流输电 出现以后 ! 这种趋势将更加明显 $ 由于 017 构成的 017 8 "#$% 具有良好的运行可靠性和灵活性 ! 因此 成为了直流输电领域的重要研究方向$ 而包含 01% 8 "#$% 的交直流系统潮流计算的分析研究也 显得十分重要 $ 含 01% 的交直流混合潮流计算是分 析 01% 8 /0$% 稳态特性以及研究其稳态控制运行 方式的必要条件 !也是分析 01% 8 /0$% 暂态特性和 研究相应控制保护技术的重要环节 $ 另外 ! 对于研 究包 含 01% 8 /0$% 设 备 的 交 流 系 统 动 态 特 性 ! 以 及 01% 8 /0$% 设备对交流系统的附加控制 !该潮流 分析计算也具有重要意义 $ 传统交直流电力系统的潮流计算方法可以分为 两大类 & 统一求解法和交替求解法 $ 统一求解法将 交流系统方程和直流系统方程联合求解 ! 统一求出 交流系统和直流系统的未知变量 $ 而交替求解法则 将直流系统潮流方程和交流系统潮流方程分开求 解 ! 并交替迭代 !直到收敛为止 $ 对于仅含传统换流器的 "#$% 系统的潮流计算 已经取得了比较丰富的研究成果 ’9" :($ 但是由于 017 取代了传统的 /0;7 换流器 !两者在物理模型上有了
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2.
1. 标幺值下的换流器基本方程
基本关系 功率取 电压取 有
U dB RdB I dB PdB U dB I dB
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交、直流系统输电功率相 同的情况下，直流输电达到 一定距离时，建设换流站多 花费的投资恰好被直流输电 线路节省的投资完全补偿， 则称这个距离为交、直输电 的等值距离。随着电力电子 技术的进步，直流输电技术 的关键元件换流阀的耐压值 和过流量大大提高，造价大 幅下降，直流输电经济性优 势日益显著。
高压直流输电主要用于:
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
2000年±500kV、1800MW天生桥－广州超高压直流输电 线路投入运行，线路全长980km。 2003年±500kV、3000MW三峡－常州超高压直流输电线 路投入运行，线路全长890km。 由于我国幅原辽阔，一次能源分布不均衡，动力资源与重 要负荷中心距离很远，因此我国的送电格局是“西电东送” 和“北电南送”。 荆州至惠州博罗响水镇±500kV、3000MW、940km线路， 安顺至肇庆±500kV、3000MW、980km线路，三峡至上 海练唐±500kV、3000MW、940km线路、陕西至河南灵 宝、邯郸至新乡等多条高压直流输电陆续投入运行。 2010年6月18日云广特高压±800kV直流输电工程双极竣 工投产，这是西电东送项目之一，也是世界首条±800kV 直流输电工程，该输电线路工程西起自云南楚雄变电站， 经过云南、广西、广东三省辖区，东止于广东曾城穗东变 电站。 显然，我国已跨入交直流混合大电网时代。
电力系统中的各同步发电机只有在同步运行(即所有发电机以相同的速 度旋转且转子相对角差较小)状态下，才能使送出的电功率为定值， 并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。如果某些 发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的 电压及相应线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同 步的机组之间不能迅速恢复同步，系统的供电质量就无法继续保 证，即电力系统失去了稳定运行的状态。
1. 3. 4. 5. 远距离大功率输电； 通过地下电缆向大城市供电； 交流系统互连。不同额定频率系统间或非同步运行的系 统联络（既要实现联网又要保持各自相对独立性）； 配合新能源发电。如风力发电、太阳能发电等这些发电 方式不能保证工业频率，需先整流成直流传输然后逆变 成工频交流，以实现与交流系统并联运行
2. 海底电缆输电（如向海岛输电）；
所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变 换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换 成三相交流后送往用户。
4.2 直流输电的基本原理
最简单的直流输电系统，它由直流输电线路、两 端的换流站组成。
换流站中主要设备有：换流器、换流变压器、平 波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿 设备和断路器。 功率传输从交流系统1开始，经整流变压器送入整 流器变成直流；然后通过直流输电线路送至逆换 流器，变成三相交流后再经逆换流变压器送给交 流系统2。显然，直流线路输送的完全是有功功率。
2.
3. 利用现代控制技术，直流输电通过对换流器的 控制可以快速地（毫秒级）调整线路上的功率， 从而提高交流系统的稳定性。 4. 无充电电流，不需为了抑制容性电压升高而并 联电抗器补偿。这点对于海底电缆长距离输电 意义特别重要。 5. 可限制短路电流，线路短路暂态过程中电流不 会超过2倍额定直流值
直流输电的主要缺优点
1. 换流站造价高 2. 要消耗较大的无功功率 3. 换流装置在交流侧和直流侧都要产生谐波电压 和电流，使变压器和电容器产生附加损耗和发 热，并对控制和通信带来干扰 4. 没有过零点，熄弧困难，还没有成熟的高压直 流断路器
直流输电的主要缺点：换流站的投资大。然而增 加的这部分投资可因线路投资小而得到补偿。
直流输电的主要优点
1. 线路造价低。导线电流密度相同的情况下，输送同样的功 率三相交流输电需三根导线，而直流输电仅需两根导线。 因而节省了材料，并减少了线路功率损耗（约少1/3) 交流输电的主要问题之一是稳定性问题，大容量长距离输 电将使线路建设投资大大增加。直流输电不仅不存在稳定 性问题，与交流输电线路并列运行时还能提高交流系统的 稳定性。直流输电系统可以联结两个不同步或者频率不同 的交流系统。 系统运行的稳定性
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2. 潮流计算方程式
输电方式的发展
电力工业萌芽阶段，以爱迪生（1847～1931）为代表的直 流派主张从发电到输电都采用直流，以西屋（1846～1914） 为代表的交流派则主张从发电到输电都采用交流。 由于多台发电机同步运行问题的解决以及变压器、三相感 应电动机的发明和完善，交流系统在经济技术上优越性日 益突出，以致取得主导地位。 如今，直流输电技术进一步发展，优势也逐步体现， HVDC（High Voltage Direct Current）在世界各大电力系 统中应用渐增，使得现代电力系统成为交流中包含直流输 电系统的交直流混联系统。 我国第一条大型直流输电线路工程－葛洲坝到上海 ±500kV、1080km高压直流输电线路已于1990年投入运行