PDF《含电压源换流器的交直流混联电网状态估计快速解耦法》

含电压源换流器的交直流混联电网状态估计快速解耦法 张潼1 ,王毅1,

2 ,翟明玉1,

2 ,黄煜3 ,赵凌骏1 ( 1.

南瑞集团( 国网电力科学研究院) 有限公司,江苏省南京市

2 1

1 1

0 6;

2. 智能电网保护和运行控制国家重点实验室,江苏省南京市

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1 1

0 6;

3. 东南大学电气工程学院,江苏省南京市

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0 0

9 6 ) 摘要:多端柔性直流输电技术的发展迫切需要改进和完善现有的状态估计算法以支撑调度系统应 用.根据含多端柔性直流的交直流混联系统状态估计模型的结构特点, 提出了一种含电压源换流 器的交直流电网快速解耦状态估计算法.在传统交流状态估计模型上扩展了柔性直流电网模型, 并根据交直流系统的稳态物理特性按有功、 无功类对交直流量测和状态量进行分类, 在保留系统耦 合关系的基础上忽略雅可比矩阵中的某些次要因素, 通过正常工况下的矩阵元素常数化, 从而实现 交直流系统的快速解耦估计计算.通过含3端柔性直流系统的I E E E1 4和I E E E1

1 8节点交直流 系统算例仿真, 验证了算法的有效性和实用性. 关键词:多端柔性直流系统;

状态估计;

快速解耦;

交直流混联系统 收稿日期:

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0 9 -

1 1;

修回日期:

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1 5. 上网日期:

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0 7 -

3 1. 国家电网公司科技项目 ±5

0 0k V 柔性直流电网调度技术 研究 ;

国家重点研发计划资助项目(

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1 7 Y F B

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0 ) .

0 引言 多端柔性直流( v o l t a g es o u r c ec o n v e r t e rb a s e d m u l t i - t e r m i n a l d i r e c tc u r r e n t , V S C - MT D C) 输电技 术已成为解决分布式可再生能源并网及消纳问题的 有效技术手段[

1 - 2] .这一新型复杂的交直流混联输 电结构对调度系统的发展提出了新的需求.交直流 状态估 计作为能量管理系统(energymanagementsystem, EM S ) 的数据服务模块, 为交直流系统的潮 流计算、 在线安全分析等高级应用提供了反映网络 运行状态的实时数据断面, 是数据系统的质量及可 靠性保证[

3 -

4 ] . 常规高压直流局限于两端口、 点对点直流输电, 不适合扩展为直流电网.针对这一常规 交直流系 统, 国内外学者提出的状态估计算法主要分为同时 求解法[

5 -

6 ] 和交替迭代法[

7 - 9] 两类.文献[

5 - 6] 将交 流、 直流量测方程联立, 建立统一的估计计算模型, 在迭代过程中同时修正交流、 直流状态变量, 严格保 留了交、 直流变量间的耦合关系, 具有计 算模型直 观、 数值收敛性好的优点, 但该方法难以有效继承原 有的交流状态估计程序.交替迭代法的求解思想则 是对直流、 交流系统顺序迭代求解, 其交流部分对状 态估计程序的沿用性好、 实现方便, 因此得到更多的 研究及关注.为了解决交替求解引入的交接误差和 整体收敛性问题, 文献[

7 -

9 ] 从数学变换的角度提出 了一些改进的交直流分解策略.文献[

1 0 ] 结合电压 源换流器( v o l t a g es o u r c ec o n v e r t e r , V S C) 的稳态特 性, 通过同时求解法对含两端电压源换流器型高压 直流(VSC-HV D C) 的系统进行了状态估计;

文献[

1 1 ] 在此基础上利用高斯消元思想将信息矩阵分 解为交、 直流两部分, 每次迭代重新形成统一的交直 流雅可比矩阵, 在本质上属于同时求解思想的改进 算法. 随着直流规模、 交直流量测量大幅增加, 迫切需 要发展交直流系统通用、 高效的状态估计模型和算 法.本文提出了一种交直流快速解耦状态估计算 法, 充分利用交直流系统的稳态物理特性, 在计及交 流、 多端柔性直流子系统之间耦合关系的基础上, 忽 略雅可比矩阵中的某些次要因素, 实现交直流系统 有功、 无功的解耦交替计算.