交直流系统考虑耦合的潮流计算方法改进研究

摘要

随着社会电力需求的增长和电力系统经济技术水平的提高，直流输电得到迅速发展。作为交流输电的有力补充，直流输电和交流输电相互配合，共同构成了现代电力传输系统。我国已建成投运“两交四直”特高压工程，“两交一直”特高压工程也已开工建设，未来我国将形成全国范围内，以特高压网架为骨干网架，包含高压输电网和各级配电网的分层、分区、结构清晰的超大型交直流互联网络。
　　作为进行交直流互联电力系统综合分析的基础计算，对交直流系统的潮流计算的研究具有非常重要的现实意义。本文首先介绍了直流输电中非常重要的装置——换流器的稳态输入输出模型，并列写了标幺制下的基本方程。然后介绍并分析了统一迭代法和交替迭代法这两种常用的交直流潮流计算方法各自的优缺点，选取在收敛性和计算速度方面兼具二者优势的等值法作为交直流潮流计算的基础方法。
　　等值法最突出的贡献在于考虑了交直流系统的耦合，在等值后的交流雅克比矩阵中引入耦合修正项，然而利用传统的牛顿型等值法求解有些时候并不满足计算速度的要求。电流注入型潮流计算方法，在收敛性上可与牛顿型算法媲美，在计算速度上明显优于牛顿法，这是因为的前者的雅克比矩阵在每次迭代过程中只需要重新计算为数不多的对角块元素。电流注入型算法也是基于修正方程组的潮流算法，因此同样可以在计算中引入反应耦合的修正量。本文用线性变换的方法求取了这一新型的耦合修正量表达式，成功地将电流注入模型应用于交直流混联系统的潮流计算当中，在保证算法收敛性的同时，提高了计算速度。
　　一般的交直流系统潮流计算方法中，给定换流变压器初始变比，当出现电压越限或控制角度越限等情况时进行调整。实际电力系统中，可以利用换流变压器分接头的调整和角度参数控制，减小换流站的无功损耗，提高功率因数。本文利用控制角余弦值可连续调节的特点，将离散变比连续化，在可行范围内，先确定离散量，再计算连续量，通过一次计算就可求出换流器变比。
　　用MATLAB编制程序，算例结果验证了本文改进方法的有效性。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题研究现状

1.3本文的主要工作

第2章 电流注入型潮流计算模型

2.1传统电流注入型潮流计算方法的推导[49]

2.2基于线性变换的电流注入型潮流计算模型的推导

2.3算例分析

2.4本章小结

第3章 交直流混联电力系统的潮流计算方法

3.1换流器的标幺值模型

3.2交直流系统统一迭代求解

3.3交直流系统交替迭代求解

3.4考虑耦合的交直流系统潮流计算方法

3.5本章小结

第4章 考虑耦合的交直流系统潮流计算方法改进

4.1考虑耦合的电流注入型算法

4.2换流变压器变比的确定

4.3算例验证

4.4本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢