PDF《一种新型 VSC 潮流计算模型》

2 - 电力系统保护与控制 而被广泛采纳. 文献[15]提出了一种多端 VSC-HVDC 系统交直流潮流计算算法,该算法推导了适用于 VSC-MTDC 潮流计算的 VSC 数学模型,并针对 VSC 的不同控制方案给出其交直流潮流交替求解 的接口方程.文献[16]提出了一种基于双向迭代的 混合潮流计算方法,该算法保持了统一迭代法的收 敛性,同时又可在结构上继承交替迭代法控制方式 切换简易的特点.文献[17]提出了一种能够满足换 流器控制方式转换策略的潮流计算方法,该算法将 控制角余弦值和变压器分接头变比乘积作为一个状 态变量处理,有效地避免了迭代过程中控制角余弦 值或变压器分接头越限情况的发生.文献[18]根据 VSC-HVDC 中电压源换流器的控制对象大多为交 流侧物理量的特点,提出了一种交直流混合系统潮 流的交替求解算法. 上述采用交替迭代法求解交直流混合系统潮流 计算均是在常用 VSC 潮流计算模型下完成的, 有一 个共同缺点:交、直流侧潮流计算需要在两侧多次 交替迭代,而每一次单侧交流或直流潮流计算都需 多次迭代才能完成,降低了潮流计算的效率.文献 [19]通过调整 VSC 的有功控制参量,成功地避开了 交流潮流和直流潮流间的多次交替迭代.但该方法 需对换流器采用定无功控制策略的交流出口节点无 功方程另做额外处理,在混合系统换流器数目较多 的场合,系统的方程和变量会大大增加. 本文在已有文献研究的基础上,选用交替迭代 法作为求解方法, 对VSC 的潮流计算模型进行了重 塑, 提出了一种新型 VSC 潮流计算模型. 该模型在 避免交流潮流和直流潮流间多次交替迭代问题的同 时还能相应减少混合系统潮流计算的计算量.最后 通过算例验证了所提模型在用于求解混合系统潮流 计算时的高效性.

1 现有 VSC 潮流计算模型 交直流混合系统的一般网络结构如图

1 所示. 其中,含N+1 节点的交流网通过 L 个VSC 与M+1 节点的直流网相连,通过调整各个 VSC 的控制策 略,可使交直流混合系统工作在不同的运行状态. 图1交直流混合系统的一般网络结构 Fig.

1 General network structure of AC/DC hybrid system 由于单纯的交流系统潮流计算和直流系统潮 流计算方法已经较为成熟,而混合系统潮流计算由 于换流器的引入,使得换流器两侧出口处的功率和 电压存在约束关系,在潮流计算时必须予以考虑, 因此建立高效的 VSC 潮流计算模型是解决混合系 统潮流计算的关键. 目前, 常用 VSC 潮流计算模型如图

2 所示. 在 潮流计算时,将换流器的损耗等效至交流侧,用虚 拟电阻 R 模拟换流器的有功损耗, 用虚拟电抗 X 模 拟换流器从交流网吸收的无功功率,并引入一个电 压向量为 Ua-e 的虚拟交流节点 e,将换流器(②和③ 组成)等效为一个交流侧阻抗为 R+jX 的支路(图2中虚线框②)和一个理想换流器(图2中虚线框③)的组 合.在换流器等效模型中,节点 e 实际上是作为理 想换流器的交流出口节点,Pa-e 为由节点 e 注入理 想换流器的有功功率;

交流节点 f 为交流网与换流 器的交流公共端,Ua-f 为节点 f 的基波电压向量, Pa-f +jQa-f 为由节点 f 注入换流器的复功率,由于直 流侧不包含无功功率,因此 Qa-f 将由虚拟电抗 X 完 全吸收;

直流节点 h 为直流网与换流器的直流公共 端,亦是理想换流器的直流出口节点,Ud-h 为直流 节点 h 的电压,Pd-h 为由节点 h 注入换流器(理想换 流器)的功率. 图2常用 VSC 潮流计算模型 Fig.