一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法技术

本申请提供一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，包括如下步骤：获取需装设UPFC装置的目标线路的初始参数；根据初始参数将目标线路所在除所述目标线路外的电网进行等效得到系统等效电路；根据目标线路和系统等效线路参数计算装设有UPFC装置的目标线路潮流参数和系统等效线路潮流参数；根据目标线路潮流参数计算目标线路首末端电压相角差，根据系统等效线路潮流参数计算所述系统等效线路首末端电压相角差；根据目标线路首末端电压相角差和系统等效线路首末端电压相角差计算串联换流器注入电压；最后计算UPFC串联侧换流器容量。本申请能够克服传统仿真软件计算方法模型搭建及计算工作量大以及最优算迭代法实际工程使用可行性差的技术缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法
本申请涉及电网规划
，具体涉及一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法。
技术介绍
随着电力负荷的不断增长，大容量机组的接入和区外来电的送入，电网运行特性日益复杂，对电网提高潮流控制能力的需求逐渐增加。同时，土地、环保等外部条件对电力建设的制约也越来越大，尤其是人口密集、负荷密度高的城市区域，单纯依靠新建输电线路来增加电网输送输电能力将会越来越困难。通过应用新技术、新设备来提高电网运行水平，进而提高电网输电能力，挖掘现有电网的潜力，是未来电网发展一个现实而理想的选择。同时，在大规模电力系统中，电力运行和调度机构通常以输电断面作为实际系统分析与监控的对象，以实现对大规模电力系统的降维控制，输电断面集中体现了电网的薄弱环节，威胁电网的安全稳定运行。由于输电断面潮流分布不均匀导致的输电线路过载严重制约了断面的输电能力，进而威胁电网的安全稳定运行。因此，改善输电断面潮流分布，解决断面关键线路的过载问题对电网的安全稳定运行有重要意义。UPFC的英文全称为UnifiedPowerFlowController，中文名称为统一潮流控制器，UPFC是柔性交流输电技术家族中最复杂也是功能最强大，通用性最好的新一代柔性交流输电装置，其具备电压调节、串联补偿和移相调节等能力，能够合理控制线路潮流，实现输电线路及断面的安全经济运行，同时统一潮流控制器有助于实现无功优化，提高电力系统电压稳定性及功角稳定性。目前现有技术大都采用解析迭代法或仿真软件分析法，具体而言：所述解析迭代法通过将UPFC等效为电流源，建立网络节点导纳矩阵，通过求解网络方程计算UPFC容量，或通过以经济收益最大化为目标，利用鱼群算法寻找到UPFC的安装容量。所述仿真软件分析法通过借助潮流仿真软件如PSASP等进行潮流分析计算，通过逐年不同运行方式下UPFC控制线路功率变化能力曲线定位曲线上临界点，从而得出UPFC串联侧换流器所需容量，该方法计算过程较为复杂，实际计算工作量较大。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下缺陷:(1)采用最优算法迭代的方法，需要工程技术人员对理论知识有较深的理解和掌握，在实际工程应用仿真软件中集成难度大且过程较为复杂，仅适合于科研专题工作，在实际工程计算及应用的可行性较差。(2)采用仿真软件分析的方法，对工程技术人员的技术水平有较高的要求，目前无系统性的指导方法，缺乏理论支撑。对于大型或复杂电网存在搭建网络工作量大，效率较低，对实际工程进度可能带来不利影响。
技术实现思路
本申请的目的在于提出一种基于UPFC典型应用场景的UPFC选址方法，以克服传统仿真软件计算方法模型搭建及计算工作量大以及最优算迭代法实际工程使用可行性差的技术缺陷。为了实现本申请目的，本申请实施例提供一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，包括如下步骤：S100获取需装设UPFC装置的目标线路的初始参数；S200根据所述初始参数将所述目标线路所在除所述目标线路外的电网进行等效得到系统等效电路，并求得相应的系统等效线路参数；S300根据所述目标线路和所述系统等效线路参数计算装设有UPFC装置的目标线路潮流参数和系统等效线路潮流参数；S400根据所述目标线路潮流参数计算所述目标线路首末端电压相角差，根据所述系统等效线路潮流参数计算所述系统等效线路首末端电压相角差；S500根据所述目标线路首末端电压相角差和所述系统等效线路首末端电压相角差计算串联换流器注入电压；S600根据所述串联换流器注入电压和所述目标线路最大热稳电流计算得到UPFC串联侧换流器容量。其中，所述步骤S100中，所述目标线路的初始参数包括输电线路首端电压幅值Vs、输电线路首端相角∠θs、输电线路末端的电压幅值Vj、输电线路末端的相角∠θj和线路阻抗X1。其中，所述步骤S200中，所述系统等效电路包括送端网络节点、互联网络和受端网络节点的等值两节点网络，所述互联网络包括两个并联的等效支路，其中一支路设置有UPFC，另一支路为所述系统等效线路；所述送端网络节点功率和受端网络节点功率为恒定值；UPFC所在支路阻抗X1保持不变；所述系统等效线路阻抗为UPFC所在支路开路后送端网络节点和受端网络节点之间的等值阻抗Xeq。其中，所述步骤S300具体包括依据以下公式进行计算装设有UPFC装置的目标线路潮流标幺值和系统等效线路潮流标幺值：装设有UPFC装置的目标线路潮流P1为：系统等效线路潮流Peq为：令X1＝XB，Us＝UB，XB＝1，UB＝1，则目标线路潮流标幺值可表示为：系统等效线路潮流标幺值可表示为：Uj为目标线路首端电压，Us为目标线路末端电压，δ为目标线路首末端电压相角差。其中，所述步骤S400具体包括依据以下公式计算所述目标线路首末端电压相角差和所述系统等效线路首末端电压相角差：UPFC投入运行后目标线路潮流P1′为：ΔP为UPFC投入后目标线路潮流减少量，Uj′为UPFC投入后目标线路受端电压，α为UPFC投入后目标线路首末端电压相角差；系统等效线路潮流Peq′为：Uj″为UPFC投入后系统等效线路首端电压，β为UPFC投入后系统等效线路首末端电压相角差；UPFC投入后目标线路潮流标幺值表示为：UPFC投入后系统等效线路潮流标幺值表示为：由上式推导得出UPFC投入后目标线路首末端电压相角差α和系统等效线路首末端电压相角差β分别为：其中，所述步骤S500具体包括依据以下公式计算串联换流器注入电压Use：其中，所述步骤S600具体包括依据以下公式计算UPFC串联侧换流器容量Sse：Ilinemax为所述目标线路最大热稳电流。本申请实施例至少具有如下有益效果：本申请实施例提出一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，该方法有效地解决了现有最优算法在实际工程计算模拟软件中集成难度大，使用复杂，实际工程应用中可操作性低的问题，本申请实施例能够通过对UPFC所装设线路及其所在断面的相关参数进行可视化分析，明确各参数在UPFC投入前及投入后的关系和变化，从而快速得出UPFC串联侧换流器的容量；同时解决了通过仿真软件计算来选取UPFC串联侧换流器容量导致的建模及计算工作量大，容易导致重复工作的缺点，提高实际工程计算的效率，加快整体工程推进速度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中一种基于UPFC典型应用场景的UPFC选址方法流程图。图2为本申请实施例中区域电网源-网-荷等值电路示意图。图3为本申请实施例中等值两节点网络示意图。图4为本申请实施例中目标线路及等效线路潮流示意图。图5为本申请实施例中UPFC投入运行后电压相量变化示意图。具体实施例以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施例中给出了众本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，其特征在于，包括如下步骤：S100获取需装设UPFC装置的目标线路的初始参数；S200根据所述初始参数将所述目标线路所在除所述目标线路外的电网进行等效得到系统等效电路，并求得相应的系统等效线路参数；S300根据所述目标线路和所述系统等效线路参数计算装设有UPFC装置的目标线路潮流参数和系统等效线路潮流参数；S400根据所述目标线路潮流参数计算所述目标线路首末端电压相角差，根据所述系统等效线路潮流参数计算所述系统等效线路首末端电压相角差；S500根据所述目标线路首末端电压相角差和所述系统等效线路首末端电压相角差计算串联换流器注入电压；S600根据所述串联换流器注入电压和所述目标线路最大热稳电流计算得到UPFC串联侧换流器容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，其特征在于，包括如下步骤：S100获取需装设UPFC装置的目标线路的初始参数；S200根据所述初始参数将所述目标线路所在除所述目标线路外的电网进行等效得到系统等效电路，并求得相应的系统等效线路参数；S300根据所述目标线路和所述系统等效线路参数计算装设有UPFC装置的目标线路潮流参数和系统等效线路潮流参数；S400根据所述目标线路潮流参数计算所述目标线路首末端电压相角差，根据所述系统等效线路潮流参数计算所述系统等效线路首末端电压相角差；S500根据所述目标线路首末端电压相角差和所述系统等效线路首末端电压相角差计算串联换流器注入电压；S600根据所述串联换流器注入电压和所述目标线路最大热稳电流计算得到UPFC串联侧换流器容量。2.如权利要求1所述的基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，其特征在于，所述步骤S100中，所述目标线路的初始参数包括输电线路首端电压幅值Vs、输电线路首端相角∠θs、输电线路末端的电压幅值Vj、输电线路末端的相角∠θj和线路阻抗X1。3.如权利要求2所述的基于相量图解法的UPFC串联侧换流器定容方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述系统等效电路包括送端网络节点、互联网络和受端网络节点的等值两节点网络，所述互联网络包括两个并联的等效支路，其中一支路设置有UPFC，另一支路为所述系统等效线路；其中，所述送端网络节点功率和受端网络节点功率为恒定值；其中，UPFC所在支路阻抗X1保持不变；其中，所述系统等效线路阻抗为UPFC所在支路开路后送端网络节点和受端网络节点之间的等值阻抗Xeq。4.如权利要求3所述的基于相量图...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婧，李植鹏，刘展志，刘军伟，肖明，谢莹华，李文沛，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44