《電力系統(tǒng)計(jì)算》PPT課件.ppt

3-8 含柔性輸電元件的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整方式的缺點(diǎn)： 分接頭調(diào)節(jié)、串補(bǔ)電容、并聯(lián)補(bǔ)償通過(guò)機(jī)械裝置投切，速度慢，且不能靈活調(diào)整，系統(tǒng)潮流分布為自由潮流，線路的同步穩(wěn)定極限遠(yuǎn)小于熱穩(wěn)極限，輸電能力沒(méi)有充分發(fā)揮。,柔性輸電技術(shù)的作用： 利用大功率電力電子元器件構(gòu)成的裝置來(lái)控制或調(diào)節(jié)交流電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和/或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，從而優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高電力系統(tǒng)的輸電能力。,系統(tǒng)需求： 由于負(fù)荷大幅度增加，希望提高已有交流線路的輸電能力。,已在實(shí)際工程中大量應(yīng)用的有: 1)靜止無(wú)功發(fā)生器(SVC); 2)晶閘管控制的串聯(lián)電容器(TCSC); 3)靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)。 初步應(yīng)用的有： 統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）。,含F(xiàn)ACTS的潮流計(jì)算或控制問(wèn)題的分類： 1）給出潮流目標(biāo)值，通過(guò)潮流計(jì)算獲得柔性輸電元件的控制參數(shù)； 2）給出柔性輸電元件的控制參數(shù)，通過(guò)計(jì)算獲得潮流，一般用于數(shù)學(xué)優(yōu)化。,一、含SVC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 1）SVC的數(shù)學(xué)模型,TCR等值基波電抗：,TCR從系統(tǒng)吸收的無(wú)功：,TSC運(yùn)行方式： （1） 退出； （2）投入 ，注入系統(tǒng)：,SVC注入系統(tǒng)無(wú)功：,SVC的等值電抗：,2）含SVC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 SVC屬并聯(lián)裝置，相當(dāng)并聯(lián)在節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)電容或電抗，向系統(tǒng)注入或吸收無(wú)功功率，以維持節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定。 潮流計(jì)算中，將裝有SVC的節(jié)點(diǎn)作為PV節(jié)點(diǎn)處理即可。算出節(jié)點(diǎn)無(wú)功Qin后，即可算出導(dǎo)通角 當(dāng)Qin超過(guò)SVC的最大容量時(shí)，SVC將改為定無(wú)功功率輸出，此時(shí)，將裝有SVC的節(jié)點(diǎn)也將改為PQ節(jié)點(diǎn)，重新計(jì)算潮流。,二、含STATCOM的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 1） STATCOM的數(shù)學(xué)模型 也稱ASVG，采用全控型器件，比SVC的運(yùn)行范圍更寬、調(diào)節(jié)速度更快！ 下圖中的STATCOM相當(dāng)一個(gè)自換相的電壓型三相全橋逆變器。穩(wěn)態(tài)時(shí)：,2）含STATCOM的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 STATCOM也屬并聯(lián)裝置，相當(dāng)并聯(lián)在節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)電容或電抗，向系統(tǒng)注入或吸收無(wú)功功率，以維持節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定。 潮流計(jì)算中，也將裝有STATCOM的節(jié)點(diǎn)作為PV節(jié)點(diǎn)處理即可。算出節(jié)點(diǎn)無(wú)功Qin后，解出逆變器輸出電壓相位后在求出方波寬度 當(dāng)Qin超過(guò)STATCOM的最大容量時(shí)， STATCOM將改為定無(wú)功功率輸出，此時(shí)，將裝有STATCOM的節(jié)點(diǎn)也將改為PQ節(jié)點(diǎn)，重新計(jì)算潮流。,三、含TCSC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 1） TCSC的數(shù)學(xué)模型,2）含TCSC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 STATCOM屬串聯(lián)裝置，相當(dāng)于串聯(lián)在線路中的一個(gè)可變電抗。,潮流計(jì)算中，增加節(jié)點(diǎn)p，利用替代的方法，拆去TCSC支路，并用節(jié)點(diǎn)l、p的注入功率來(lái)模擬TCSC這一可變電抗。 注意修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣！,由于增加了狀態(tài)變量XTCSC，雅可比矩陣將增加一階。 新增的一列中將有如下三個(gè)非零元素：,新增的一行中還將增加如下四個(gè)非零元素：,四、含UPFC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 1） UPFC的數(shù)學(xué)模型,穩(wěn)態(tài)時(shí)相當(dāng)于可用兩條由阻抗和理想電源串聯(lián)組成的支路表示，電源電壓又可由GTO門(mén)極控制信號(hào)調(diào)整。,2）含UPFC的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算,計(jì)算方法：PQ分解法或牛頓法,節(jié)點(diǎn)l看作PV節(jié)點(diǎn)時(shí)，僅需要修正一個(gè)元素：,節(jié)點(diǎn)l看作PQ節(jié)點(diǎn)時(shí)，除上一個(gè)元素外，還需要修正以下四個(gè)元素：,UPFC控制參數(shù)的計(jì)算方法： 節(jié)點(diǎn)m的流出功率為：,3-9 電力潮流問(wèn)題解得的存在性與多值性,若把節(jié)點(diǎn)2作為PV，則：,影響收斂性的因數(shù)和克服不收斂現(xiàn)象的一些措施： 1. 保證輸入數(shù)據(jù)正確； 2. 保證無(wú)功功率合理分布； 3. 合理選擇電壓初值； 4. 跟蹤、分析中間計(jì)算結(jié)果，查找不收斂原因； 5. 考慮負(fù)荷靜態(tài)特性有利于收斂； 6. 注意聯(lián)絡(luò)線功率，負(fù)荷太重不利于收斂； 7. 小阻抗、R/X比值大支路的處理：,3-10 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流問(wèn)題,OPF：在滿足特定的電力系統(tǒng)運(yùn)行和安全約束條件下，通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)中可利用的控制手段實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)最優(yōu)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。,OPF的前提條件： （1）火電（核電）投入運(yùn)行的機(jī)組已知（不解決機(jī)組啟停問(wèn)題）； （2）各水電機(jī)組的出力已定（由水庫(kù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度確定）； （3）電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定（不考慮網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問(wèn)題）。,OPF的目標(biāo)函數(shù)： (1)系統(tǒng)運(yùn)行成本最小(有功優(yōu)化) (2)有功傳輸損耗最小(無(wú)功優(yōu)化),OPF的約束條件： （1）節(jié)點(diǎn)有功和無(wú)功平衡（等式約束）； （2）發(fā)電機(jī)有功出力上下限； （3）發(fā)電機(jī)無(wú)功出力上下限； （4）無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量限制； （5）移相器抽頭位置約束； （6）可調(diào)變壓器抽頭位置約束； （7）節(jié)點(diǎn)電壓上下限限制； （8）支路傳輸功率上限限制。,OPF的變量： （1）控制變量：機(jī)組出力、變比等 （2）狀態(tài)變量：節(jié)點(diǎn)電壓、支路功率等,一、 數(shù)學(xué)模型,OPF的數(shù)學(xué)模型,二、OPF計(jì)算方法 （1）非線性規(guī)劃法(罰函數(shù)法、拉格郎日乘子法)； （2）二次規(guī)劃法(非線性規(guī)劃法的特殊形式)； （3）線性規(guī)劃法(分解成有功、無(wú)功兩個(gè)優(yōu)化子問(wèn)題，然后采用交替迭代求解，主要是分段線性化)； （4）混合規(guī)劃法(有功、無(wú)功優(yōu)化子問(wèn)題采用不同方法聯(lián)合求解)； （5）內(nèi)點(diǎn)法； （6）人工智能法。,三、 最優(yōu)潮流應(yīng)用,特點(diǎn)：把經(jīng)濟(jì)調(diào)度和潮流計(jì)算有機(jī)地融合在一起，以潮流方程為基礎(chǔ)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與安全的全面優(yōu)化。 主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)的如下經(jīng)濟(jì)性方面： 1）實(shí)時(shí)電價(jià)制定。電價(jià)隨時(shí)間、空間的不同而不同； 2）輔助服務(wù)定價(jià)。AGC、熱備用、冷備用、電壓/無(wú)功支 持、黑啟動(dòng)、調(diào)峰等； 3）輸電費(fèi)用