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基于PSASP程序的FACTS潮流建模是嘛

发布时间:2021-07-12 00:50:32 阅读: 来源:切條机厂家
基于PSASP程序的FACTS潮流建模是嘛

基于PSASP程序的FACTS潮流建模

1 前言

灵活交流输电技术(FACTS,又称柔性交流输电技术)在电力系统中已显示出极为广泛的应用前景。FACTS装置不同于以往的控制器,它可以快速而灵活地调节系统的络元件参数,从而大幅度改善输电系统的运行水平,达到优化运行的目的。常见的FACTS装置主要有:静止无功补偿器(STAT-CON)、可控串联电容补偿器(TCSC)、可控移相器(TCPS)、统一潮流控制器(UPFC)等。一般来说,TCSC与TCPS用于线路功率的控制,STATCON可以调节系统节点电压,而UPFC则综合这两种功能,从而成为目前最具有影响力的FACTS控制器。 在FACTS潮流建模方面已有较多的研究[1~7],通常对这类控制器采取注入功率的方法来建立模型。文[1]首先将它们归结为两类控制(串联控制和并联控制)的组合,然后结合其变量的特点来建立相应特别是可调解式器件更是如此的模型。进一步的研究还指出[2~4],模型变量的处理,应分为预给定变量和固定控制目标两种方式,后者可能更接近于工程实际。但是,如何将这些潮流模型与传统潮流程序结合尚需进一步工作。中国电力科学研究院的电力系统分析综合程序(PSASP)是用于电力系统分析的得力工具。新版的PSASP6.0基于视窗界面,在继承以往功能的情况下又吸收了图形化的特点,大大提高了与用户的交互性[8]。本文在前人研究的基础上,结合该软件,通过其提供的用户自定义模型和用户程序接口,分别构造了UPFC和TCPS的自定义模型,同时还发展了每一年集中5亿元针对目标控制的UPFC用户程序。实际算例证实了所建模型的正确性。

2 基于注入功率法的FACTS模型

FACTS元件不同于已往的电力系统控制器,原因在于它能改变系统的络结构参数。如果不作适当的处理,不仅会增加节点导纳矩阵的维数,而且还有可能在该矩阵中产生可变元素,这样不利于潮流的计算与收敛。采用注入功率法可以克服此问题,不需要修改节点导纳矩阵,也不增加潮流方程的数目,就可以实现与潮流元件的接口。

所谓注入功率法,实际上就是一种络拓扑变换,将线路上可调变量对系统的影响移植到节点上。这样就可以在不修改原来节点导纳矩阵然后加上B、C两铊的情况下嵌入FACTS模型,有利于潮流计算,同时还能提供一种直观的方式来观察FACTS对系统的影响,其模型如图1所示。

2.1 统一潮流控制器(UPFC)

在传统研究中,UPFC的作用可以表述为一串联电压源和一并联电流源的组合。若忽略UPFC的有功损耗的影响,并考虑到UPFC稳态模型的特点,结合注入功率法能方便地给出其注入功率模型:Sis=vi[ic-vpq(yij+jbc/2)]* Sjs=vj(vpqyij)*

Sij=vi[-ic+(vi+vpq-vj)yij+j(vi+vpq)bc/2]*式中 Sij表示UPFC所路的传输功率;Sis与Sjs分别代表UPFC对节点i、j的注入功率;vpq与ic分别为UPFC的串联电压源和并联电流源。

路中,UPFC所在支路还必须满足UPFC装置本身的有功平衡及节点无功平衡。这样,结合UPFC装置的特点,就可以通过注入功率法将UP-FC的潮流模型加入到潮流计算中。假设vpq的相角以节点j为基准,综合上述公式,可推出UPFC在稳态下的潮流模型(见附录)。当vpq求出后,然后利用节点无功平衡方程和UPFC的平衡条件,就可直接求出并联支路的控制变量。

2.2 可控移相器(TCPS)

可控移相器通常可分为纵向调节、横向调节和斜向调节,它们在电力系统柔性输电中有着广泛的应用。本文分析中,对TCPS主要采用横向调节(如图2),忽略充电电容的影响,可得到其注入方程Sis=vikj[yij(vj-vikj)]* Sjs=vj(vikjyij)* Sij=viT[(viT-vj)yij]*

式中 k=tg,T=1/cos,为TCPS的移相角。对上式展开就可以得到TCPS控制下节点i、j

的注入功率和相应线路的传输功率。

3 PSASP中的FACTS模型与潮流计算

PSASP6.0提供了两种用户接口方法:自定义模型和用户程序接口。与已往的版本不同,PSASP6.0运行在Wingdows平台下,界面相当友好。特别在自定义建模上有很大改进,提供了即时拖放功能并支持参数同步,而且由于采用了数据库存储技术,降低了数据冗余度,使建模更加方便。

3.1 自定义建模(UD)

本节利用PSASP的用户自定义模型来构建UPFC和TCPS的注入模型,框图见图3和图4。其中,P(B1)、Q(B1)、P(B2)和Q(B2)分别代表该元件对节点B1和节点B2的注入功率,VT和ANG分别代表对应节点下的节点电压和相角,该值在潮流计算中可×2以由PSASP程序自动赋予指定值。框图单元代表PSASP提供的基本功能框

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