一种UPFC接入系统的方法、UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种UPFC接入系统的方法，将并联换流器通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连，节点k通过变电站变压器T进行升压，接入到串联侧线路母线上，第一串联换流器通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上，第二串联换流器通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上，第一串联换流器和第二串联换流器均连接直流电容C1两端，且第一串联换流器和第二串联换流器均耦合连接并联换流器。本发明专利技术还公开了UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法。本发明专利技术可以对串联侧两回输电线路分开实现潮流控制，实现N‑1故障下单回线路的断面潮流控制，并且该模型并联侧接入低压侧，提高了接入节点电压水平，能够体现并联侧节点及其后续线路的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种UPFC接入系统的方法、UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法
本专利技术涉及电力系统仿真建模技术，特别是涉及一种UPFC接入系统的方法、UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法。
技术介绍
统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController，UPFC)作为功能最强大的柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem，FACTS)装置，能同时对输电线路的电压、相角和阻抗和母线电压进行灵活的调节与控制，同时实现串联补偿和并联补偿功能，可以灵活快速地对输电线路中的潮流进行调控。UPFC建模是研究UPFC潮流控制的基础，目前，对含UPFC的系统进行潮流计算时，常采用等效功率注入法，功率注入模型将UPFC对系统的影响等效到对应线路的两侧节点上，在不修改原来节点导纳阵的情况下嵌入UPFC模型，最大限度地利用传统潮流计算中雅克比矩阵形成的公式和经验。尽管目前UPFC理论研究比较丰富，但真正投入实际运行的UPFC工程仅有四个，南京西环网统一潮流控制器示范工程(南京UPFC工程)是国内第一个、世界第四个UPFC工程。以南京UPFC工程为例，根据综合实际考虑，UPFC采用特殊的安装方式，UPFC两台串联侧变压器安装在铁北-晓庄双回线路的铁北侧；铁北220kV节点附近有220kV燕子矶主变，考虑到UPFC安装的区域南京西环网在近远期对无功补偿的需求均不大，UPFC并联侧的主要功能是补偿串联侧的与线路交换的有功功率，UPFC并联侧接入燕子矶主变的35kV母线，以节省并联侧换流变的投资，同时能提高燕子矶节点电压水平。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的UPFC接入系统的方法、UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的UPFC接入系统的方法，将并联换流器通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连，节点k通过变电站变压器T进行升压，接入到串联侧线路母线上，第一串联换流器通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上，第二串联换流器通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上，第一串联换流器和第二串联换流器均连接直流电容C1两端，且第一串联换流器和第二串联换流器均耦合连接并联换流器。采用本专利技术所述的UPFC接入系统的方法的UPFC五节点功率注入模型，UPFC的输入信息分别为：节点i1、i2、j1、j2、k的电压幅值Vk和相角θk，受控线路i1j1的有功功率和无功功率受控线路i2j2的有功功率和无功功率UPFC的输出信息为节点i1、i2、j1、j2、k的注入有功功率Pks和注入无功功率Qks；UPFC控制目标为受控线路潮流以及节点电压各个参数之间的关系如式(1)—(10)所示：Qks＝VkIq(10)其中，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压相角，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压幅值，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压相角，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压幅值，如式(11)和(12)所示，gij、bij、bcij分别为线路上的电导、电纳和对地电纳，Iq为相对于节点k电压的无功分量；为并联侧流入节点k的电流，也即并联侧输出电流；其中，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源的电压幅值，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源的电压相角，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源的电抗，为第一回线路i1j1所在支路的电流，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源的电压幅值，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源的电压相角，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源的电抗，为第二回线路i2j2所在支路的电流；Vsh为并联耦合变压器Tsh的理想电压源的电压幅值，θsh为并联耦合变压器Tsh的理想电压源的电压相角，Xsh为并联耦合变压器Tsh的理想电压源的电抗，并联侧电压源Vsh∠θsh和并联侧输出电流的关系如下：本专利技术所述的UPFC五节点功率注入模型的潮流计算方法，包括以下步骤：(1)未加入UPFC，进行初始条件下潮流计算；(2)从数据接口读取UPFC的输入信息，录入UPFC的控制目标；根据初始潮流计算的自然潮流值和UPFC控制目标中设置的线路潮流得到节点j1和j2的注入功率，即得到根据式(5)—式(8)，计算得出V′se1、θ′se1和V′se2、θ′se2；再根据式(1)—式(4)和式(9)，计算得到输出信息Pks；(3)通过得到的输出值计算新的状态变量和(4)再获取新的输入信息，判断新的状态变量是否收敛；若不收敛，回到步骤(2)；若收敛，则根据输出值和式(11)—式(12)计算出UPFC串联侧控制量Vse1，θse1，Vse2，θse2，根据式(10)计算出节点k的无功功率Qks；(5)通过式(13)求出并联侧控制量Vsh和θsh。有益效果：本专利技术中的UPFC五节点功率注入模型，在串联侧方面，该UPFC模型可以对串联侧两回输电线路分开实现潮流控制，可以实现N-1故障下单回线路的断面潮流控制；在并联侧方面，该模型并联侧接入低压侧，提高了接入节点电压水平，且能够体现并联侧节点及其后续线路的影响；两个串联侧共用一个并联侧换流器，且换流器连接在低压母线节点上，减少了投资。同时，在实际仿真运行中，采用本专利技术中的模型，可以更加准确地评估实际工程中UPFC的控制能力，可信度和准确度更高。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中南京UPFC工程中的UPFC实际拓扑结构；图2为本专利技术具体实施方式提出的接入系统的UPFC结构图；图3为本专利技术具体实施方式的UPFC五节点模型等值电路；图4为本专利技术具体实施方式的UPFC五节点功率注入模型。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种UPFC接入系统的方法，将并联换流器1通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连，节点k通过变电站变压器T进行升压，接入到串联侧线路母线上，第一串联换流器2通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上，第二串联换流器3通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上，第一串联换流器2和第二串联换流器3均连接直流电容C1两端，且第一串联换流器2和第二串联换流器3均耦合连接并联换流器1。采用UPFC接入系统的方法建立的UPFC五节点功率注入模型如图4所示，为：节点i1、i2、j1、j2、k的电压幅值Vk和相角θk，受控线路i1j1的有功功率和无功功率受控线路i2j2的有功功率和无功功率UPFC的输出信息为节点i1、i2、j1、j2、k的注入有功功率Pks和注入无功功率Qks；UPFC控制目标为受控线路潮流以及节点电压各个参数之间的关系如式(1)—(10)所示：Qks＝VkIq(10)其中，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压相角，为第一串联耦合变压器Tse1的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压幅值，为第二串联耦合变压器Tse2的理想电压源电压与电抗压降合成得到的电压相角，为第二串联耦合变压器T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种UPFC接入系统的方法，其特征在于：将并联换流器(1)通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连，节点k通过变电站变压器T进行升压，接入到串联侧线路母线上，第一串联换流器(2)通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上，第二串联换流器(3)通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上，第一串联换流器(2)和第二串联换流器(3)均连接直流电容C1两端，且第一串联换流器(2)和第二串联换流器(3)均耦合连接并联换流器(1)。

【技术特征摘要】
1.一种UPFC接入系统的方法，其特征在于：将并联换流器(1)通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连，节点k通过变电站变压器T进行升压，接入到串联侧线路母线上，第一串联换流器(2)通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上，第二串联换流器(3)通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上，第一串联换流器(2)和第二串联换流器(3)均连接直流电容C1两端，且第一串联换流器(2)和第二串联换流器(3)均耦合连接并联换流器(1)。2.采用根据权利要求1所述的UPFC接入系统的方法的UPFC五节点功率注入模型，其特征在于：UPFC的输入信息分别为：节点i1、i2、j1、j2、k的电压幅值Vk和相角θk，受控线路i1j1的有功功率和无功功率受控线路i2j2的有功功率和无功功率UPFC的输出信息为节点i1、i2、j1、j2、k的注入有功功率Pks和注入无功功率Qks；UPFC控制目标为受控线路潮流以及节点电压各个参数之间的关系如式(1)—(10)所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘纲，黄俊辉，赵宏大，吴熙，殷天然，张文嘉，孙文涛，李辰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司经济技术研究院，东南大学，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32