智能配电软开关暂态仿真建模与快速仿真方法

摘要

随着电力电子装置在配电系统中的广泛应用，配电系统的结构及运行方式正发生着巨大的变化。智能配电软开关（softopen point，SOP）作为一种有效的潮流控制装置，可以有效提升配电系统运行经济性、可靠性和灵活性。为更好的研究SOP控制器参数设计、含SOP的配电系统控制保护策略与系统电能质量等SOP接入后的系统动态行为及特征，需要借助有效的暂态仿真工具。为此，本文围绕含SOP的有源配电网暂态快速仿真问题开展研究，主要工作如下： 1）建立了不同应用场景下的SOP动态模型，包括背靠背型双端及多端SOP的详细暂态仿真模型。结合SOP在配电网中的多种控制策略，建立了UdcQ、PQ和V/f三种控制策略模型，建立了考虑多种控制模式切换的SOP详细暂态模型，为分析与仿真SOP的动态特性奠定了基础； 2）提出了基于Krylov子空间降阶模型化简的变结构配电网络快速仿真算法。面向快速、准确仿真含SOP配电网暂态过程的需求，结合配电系统网络拓扑变化的特点，提出了可保留降阶系统动态连续性的模型化简方法，可以实现外部系统故障的大规模配电网网络模型化简，保留了低维模型在变结构条件下的动态连续性，同时提高了仿真效率，极大地减少了仿真计算时间； 3）基于本文所构建的SOP暂态仿真模型与提出的快速仿真算法，实现了含SOP的配电网暂态仿真算例测试。通过对各种场景下SOP的暂态仿真分析，验证了SOP模型的正确性。通过对比不同化简程度下模型的仿真结果，证明低维模型在可接受的误差下具有更高的仿真效率，证明了本文所提模型化简方法的正确性和有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 智能配电软开关暂态仿真研究现状

1.2.2 电力系统暂态仿真研究现状

1.3 本文主要研究工作

第2章 含SOP配电网暂态仿真建模

2.1 模型降维化简的研究区域划分

2.2 研究系统的SOP详细建模

2.3 SOP的动态模型

2.3.1 三相静止坐标系下的SOP建模

2.3.2 同步旋转坐标系下的SOP建模

2.4 SOP的控制策略

2.4.1 外环控制策略

2.4.2 内环控制策略

2.5 多端智能配电软开关

2.5.1 多端智能配电软开关结构分析

2.5.2 多端智能配电软开关控制策略

2.6 基于状态变量方程的外部系统建模

2.7 本章小结

第3章 智能配电软开关暂态仿真及运行分析

3.1 IEEE 33 算例分析

3.2 天津北辰产城示范区SOP接入分析

3.3 本章小结

第4章 基于Krylov子空间的变结构模型化简方法

4.1 基于Krylov子空间的模型投影降维理论

4.1.1 基于空间投影变换的模型降维

4.1.2 基于Krylov子空间的投影矩阵生成

4.1.3 矩匹配原理

4.2 空间投影基底的数值特性优化

4.2.1 Arnoldi算法

4.2.2Block Arnoldi算法

4.3 基于Krylov子空间的变结构网络模型降维化简方法

4.4 算例分析

4.4.1 时域仿真测试

4.4.2 仿真效率分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

附录A IEEE 33节点测试算例参数

附录B IEEE 123节点配电网算例参数

发表论文和参加科研情况说明

致谢