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摘要:本文对于柔性环网控制器概念、应用原理简要介绍,并分析了电磁环网潮流的分布特点,对其产生功率环流的原因深度分析,提出运用柔性环网控制器之后,合理给出系统指令的方式,以期对潮流分布状态加以改善,提高电网运行效率。
关键词:电磁环网;柔性环网控制器;潮流;优化控制
引言:
电磁环网和电网建设存在紧密该关联。电网建设期间,需要将电磁环网问题加以解决,同时,还需从长远角度对电网展开规划,结合输配电结构,保证其合理性。柔性环网控制器(下文简称FLNC)的应用,能够提高电网运行的智能化,调节无功功率,维持电网稳定性等,可依托此技术建立电磁环网的潮流控制策略。
一、柔性环网控制器相关介绍
(一)概念介绍
FLNC主要将柔性的直流电作为基础,依托电磁环网内的柔性换流站,将不同电压等级进行连接,从而组成电磁环网,并且能够分区运行。图1为FLNC的应用图示:
按照上述方式,利用FLNC对城市电网进行分区控制,能够迅速完成FLNC输出功率调节,进而对电网潮流的分布进行调控,为区域提供无功动态化支持,将重点节点位置电压稳定。若电磁环网线存在故障,可借助FLNC迅速闭锁换流器或者对交换功率大小进行调节,防止故障之后负荷转移[1]。
(二)基本原理
FLNC是基于柔性直流输电这一技术,并使用换流阀、换流变压器等组合而成双端FLNC结构,换流器以背对背方式连接,结构示意图如图2所示:
FLNC母线电压属于对称正弦波,电气结构对称,环流电抗值0.1~0.2。如果其工况稳定,可使用等效电抗代替桥臂电抗器与换流变压器,控制原理如图3所示:
二、柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略
(一)电磁环网的潮流分布
在电网运行环节,因电磁环网大量存在,如果线路或者变压器参数配置不合理,就会导致系统内部产生功率环流,大多为无功环流,可增加电网损耗,不利于其经济运行。系统当中,产生有功损耗主要原因为线路电阻产生的无功以及有功功率损耗。计算公式如下:
现实当中,主要关注有功损耗,根本原因为电网传输的是有功功率,无功功率在平衡过程,多数选取就地补偿,因此线路当中无功功率传输较少,可忽略不计。但是,在电磁环网当中,还存在无功功率的环流,此时其产生无功损耗难以忽略,共有两部分,其中之一为无功功率流动产生,这时有功损耗和无功环流平方之间成正比。
通过上述分析,可以看出,电磁换网当中产生无功环流能够增加系统损耗,对系统输电性能造成影响,运行经济性不足。对此,可对变压器进行过调节,串联特殊补偿设备,提升电力环网运行经济性。但是这种做法可能影响电网调度安全。利用FLNC能够按照潮流的分布状态,对其分布情况自动化调整,满足电网运行经济、安全需求,提高自动化运行水平。
(二)系统的潮流计算
系统运行时,FLNC与系统的连接图示如4所示:
实践应用环节,FLNC的控制目标如下:①交流系统的端口处电压us,②直流网络的电压udc,③换流站流入功率Ps与Qs。在潮流计算环节,需要从每个换流器当中选择两个变量,使用下列组合方式:第一,确定Ps、Qs控制;第二,确定Qs与ud控制;第三,确定Ps、us控制;第四,确定该us,ud控制。按照上述控制方式,在FLNC的运用之下,常使用第一种和第二种控制方式组合;第一种和第四种控制方式组合;第二种和第三种控制方式组合;第三种和第四种控制方式组合。
FLNC控制变量为控制换流阀的输出电压以及有关物理量,包括 ,m与udc,因此,求解交流系统环节,可将FLNC换流阀视为恒定电流源、电压源等,按照FLNC控制方式以及系统指令确认母线参数、类型等。求解FLNC直流系统过程,可将交流母线电压(Us)、无功功率(Qs)、有功功率(Ps)等当作已知量,并利用迭代法求解出FLNC直流系统控制变量。由于交流、直流两系统间计算解耦,所以利用交直流求解对混合系统展开潮流计算高度可行。
(三)有功损耗潮流计算
电磁环网当中含有FLNC时,可对有功、无功等功率传输进行过控制。因此,如果FLNC系统当中给出指令不合理,就难以对潮流分布加以改善,同时,还可能给增加系统当中循环功率。反之,正确的控制指令,能够顺利经过FLNC两端,利用注入功率实现对系统当中功率环流加以改善,并且能够稳定电压,增加输送容量等。电磁环网发生有功损耗原因为其在线路当中传输有功、无功等功率,从而产生损耗。
因此,在电磁环网当中,运用FLNC,可实现对换流站交换有功功率以及换流器的交流侧电压,降低无功环流,最终归降低有功损耗。在运用FLNC系统当中,FLNC损耗包括交流变压器、直流电抗器、直流输电线和辅助设备等。在交流系统当中,有功损耗是交流变压器、线路等发生的损耗。而FLNC是背靠背方式连接,因此可将直流线路损耗忽略,直流系统损耗和传输功率之间为非线性关系。可使用关系式 表示。给定FLNC,计算其损耗,可利用其和元件之间函数关系完成,按照计算要求,有功损耗为定额容量1.0~3.6%时,可忽略。在交流系统当中最优潮流计算时,需要将PV节点发电机电压(Upv)、无功补偿点容量(Qc)和变压器调节档数(Tk)等考虑其中。由于FLNC能够控制支路的传输功率。因此,FLNC在控制有功功率以及交流电压环节,还需引入换流站出口位置电压和换流器当中注入的有功功率等变量。使用此计算方式,能够减少有功网的损耗,在潮流计算之后,可对FLNC提出合理指令,完成对系统潮流最优化控制[2]。
结束语:
总之,从FLNC使用原理角度分析,能够得出对FLNC传输功率产生影响的因素,确定其接线方式。利用FLNC能够完成交流器节点间功率交换,对有功、无功功率之間展开独立解耦,并利用迭代法计算潮流模型,分析控制指令,进而获得最低有功功率损耗条件下的控制指令,完成最优化的潮流计算。
参考文献
[1]张艳军,周季,高凯等.柔性环网控制器原理及紧凑化研究[J].智能电网,2017,(5):434-441.
[2]刘博文,于雷.基于模块化多电平直流输电技术的电磁环网潮流优化控制[J].电气开关,2017,(2):70-73,76.
作者简介:高宇1996年5月,女,辽宁省朝阳市,大学本科,研究方向:电力系统自动化及智能电器。
关键词:电磁环网;柔性环网控制器;潮流;优化控制
引言:
电磁环网和电网建设存在紧密该关联。电网建设期间,需要将电磁环网问题加以解决,同时,还需从长远角度对电网展开规划,结合输配电结构,保证其合理性。柔性环网控制器(下文简称FLNC)的应用,能够提高电网运行的智能化,调节无功功率,维持电网稳定性等,可依托此技术建立电磁环网的潮流控制策略。
一、柔性环网控制器相关介绍
(一)概念介绍
FLNC主要将柔性的直流电作为基础,依托电磁环网内的柔性换流站,将不同电压等级进行连接,从而组成电磁环网,并且能够分区运行。图1为FLNC的应用图示:
按照上述方式,利用FLNC对城市电网进行分区控制,能够迅速完成FLNC输出功率调节,进而对电网潮流的分布进行调控,为区域提供无功动态化支持,将重点节点位置电压稳定。若电磁环网线存在故障,可借助FLNC迅速闭锁换流器或者对交换功率大小进行调节,防止故障之后负荷转移[1]。
(二)基本原理
FLNC是基于柔性直流输电这一技术,并使用换流阀、换流变压器等组合而成双端FLNC结构,换流器以背对背方式连接,结构示意图如图2所示:
FLNC母线电压属于对称正弦波,电气结构对称,环流电抗值0.1~0.2。如果其工况稳定,可使用等效电抗代替桥臂电抗器与换流变压器,控制原理如图3所示:
二、柔性环网控制器的电磁环网潮流优化控制策略
(一)电磁环网的潮流分布
在电网运行环节,因电磁环网大量存在,如果线路或者变压器参数配置不合理,就会导致系统内部产生功率环流,大多为无功环流,可增加电网损耗,不利于其经济运行。系统当中,产生有功损耗主要原因为线路电阻产生的无功以及有功功率损耗。计算公式如下:
现实当中,主要关注有功损耗,根本原因为电网传输的是有功功率,无功功率在平衡过程,多数选取就地补偿,因此线路当中无功功率传输较少,可忽略不计。但是,在电磁环网当中,还存在无功功率的环流,此时其产生无功损耗难以忽略,共有两部分,其中之一为无功功率流动产生,这时有功损耗和无功环流平方之间成正比。
通过上述分析,可以看出,电磁换网当中产生无功环流能够增加系统损耗,对系统输电性能造成影响,运行经济性不足。对此,可对变压器进行过调节,串联特殊补偿设备,提升电力环网运行经济性。但是这种做法可能影响电网调度安全。利用FLNC能够按照潮流的分布状态,对其分布情况自动化调整,满足电网运行经济、安全需求,提高自动化运行水平。
(二)系统的潮流计算
系统运行时,FLNC与系统的连接图示如4所示:
实践应用环节,FLNC的控制目标如下:①交流系统的端口处电压us,②直流网络的电压udc,③换流站流入功率Ps与Qs。在潮流计算环节,需要从每个换流器当中选择两个变量,使用下列组合方式:第一,确定Ps、Qs控制;第二,确定Qs与ud控制;第三,确定Ps、us控制;第四,确定该us,ud控制。按照上述控制方式,在FLNC的运用之下,常使用第一种和第二种控制方式组合;第一种和第四种控制方式组合;第二种和第三种控制方式组合;第三种和第四种控制方式组合。
FLNC控制变量为控制换流阀的输出电压以及有关物理量,包括 ,m与udc,因此,求解交流系统环节,可将FLNC换流阀视为恒定电流源、电压源等,按照FLNC控制方式以及系统指令确认母线参数、类型等。求解FLNC直流系统过程,可将交流母线电压(Us)、无功功率(Qs)、有功功率(Ps)等当作已知量,并利用迭代法求解出FLNC直流系统控制变量。由于交流、直流两系统间计算解耦,所以利用交直流求解对混合系统展开潮流计算高度可行。
(三)有功损耗潮流计算
电磁环网当中含有FLNC时,可对有功、无功等功率传输进行过控制。因此,如果FLNC系统当中给出指令不合理,就难以对潮流分布加以改善,同时,还可能给增加系统当中循环功率。反之,正确的控制指令,能够顺利经过FLNC两端,利用注入功率实现对系统当中功率环流加以改善,并且能够稳定电压,增加输送容量等。电磁环网发生有功损耗原因为其在线路当中传输有功、无功等功率,从而产生损耗。
因此,在电磁环网当中,运用FLNC,可实现对换流站交换有功功率以及换流器的交流侧电压,降低无功环流,最终归降低有功损耗。在运用FLNC系统当中,FLNC损耗包括交流变压器、直流电抗器、直流输电线和辅助设备等。在交流系统当中,有功损耗是交流变压器、线路等发生的损耗。而FLNC是背靠背方式连接,因此可将直流线路损耗忽略,直流系统损耗和传输功率之间为非线性关系。可使用关系式 表示。给定FLNC,计算其损耗,可利用其和元件之间函数关系完成,按照计算要求,有功损耗为定额容量1.0~3.6%时,可忽略。在交流系统当中最优潮流计算时,需要将PV节点发电机电压(Upv)、无功补偿点容量(Qc)和变压器调节档数(Tk)等考虑其中。由于FLNC能够控制支路的传输功率。因此,FLNC在控制有功功率以及交流电压环节,还需引入换流站出口位置电压和换流器当中注入的有功功率等变量。使用此计算方式,能够减少有功网的损耗,在潮流计算之后,可对FLNC提出合理指令,完成对系统潮流最优化控制[2]。
结束语:
总之,从FLNC使用原理角度分析,能够得出对FLNC传输功率产生影响的因素,确定其接线方式。利用FLNC能够完成交流器节点间功率交换,对有功、无功功率之間展开独立解耦,并利用迭代法计算潮流模型,分析控制指令,进而获得最低有功功率损耗条件下的控制指令,完成最优化的潮流计算。
参考文献
[1]张艳军,周季,高凯等.柔性环网控制器原理及紧凑化研究[J].智能电网,2017,(5):434-441.
[2]刘博文,于雷.基于模块化多电平直流输电技术的电磁环网潮流优化控制[J].电气开关,2017,(2):70-73,76.
作者简介:高宇1996年5月,女,辽宁省朝阳市,大学本科,研究方向:电力系统自动化及智能电器。