CN112398139B - 一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 - Google Patents
一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112398139B CN112398139B CN202011008621.6A CN202011008621A CN112398139B CN 112398139 B CN112398139 B CN 112398139B CN 202011008621 A CN202011008621 A CN 202011008621A CN 112398139 B CN112398139 B CN 112398139B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- static synchronous
- series compensator
- synchronous series
- impedance
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
- H02J3/1814—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators wherein al least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. unified power flow controllers [UPFC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
Abstract
本发明公开了一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法,包括:根据静止同步串联补偿器输出电压和串联输电线路参数来计算静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp;将电网中的全部静止同步串联补偿器视为等值阻抗Xp,使用等值阻抗Xp模拟静止同步串联补偿器用于电网分析或计算;根据静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp反推静止同步串联补偿器输出电压Vp。本发明的实质性效果是:提出的电网模块化静止同步串联补偿器的阻抗等值建模方法,可以使用一个阻抗来等值模拟静止同步串联补偿器,便于开展系统分析。
Description
技术领域
本专利涉及电网静止同步串联补偿器技术领域,具体涉及一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法。
背景技术
由于电网电源、网架和负荷等因素具有不平衡分布的特点,交流输电线路的潮流分布一般也不平衡。部分输电线路处于功率重载运行状态,而另一部分输电线路则处于功率轻载运行状态。部分输电线路将长期处于重载运行状态,成为电网薄弱环节,一旦发生故障将严重影响电网安全稳定。为了处置上述问题,一种有效的方法是通过建设应用电网静止同步串联补偿器等装置对输电线路输送功率进行主动控制,将重载线路的部分功率转移到轻载线路,实现线路输送功率平衡。其中基于H桥级联的静止同步串联补偿器通过H桥模块级联可以满足高电压输出要求,无需使用升压变压器,能够直接串联进高压输电线路。通过控制静止同步串联补偿器的输出电压可以对线路输送功率进行主动调节。
由于静止同步串联补偿器是在交流线路中串联进一个交流电压,该交流电压在系统分析应用中较为不便。
中国专利公告号CN110460058A,公告日2019年11月15日,公开了一种非线性统一潮流控制器的模拟方法。方法包括:建立统一潮流控制器在dq坐标系下的数学模型,其电压源换流器采用脉宽调制控制方式,建立统一潮流控制器的仿射非线性系统的数学模型;选择输出函数、非线性坐标变换和状态反馈方程,将统一潮流控制器的五阶非线性系统转化为布鲁诺夫基标准线性系统;采用线性极点配置方法设计统一潮流控制器内部潮流控制方法。考虑统一潮流通知其的非线性特性,提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的非线性最优控制方案,可扩展引用于所有基于电压源变换器的交流柔性输电系统装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:静止同步串联补偿器在系统分析应用中不便的问题。提出了一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法,本方法能够简化电网分析计算中静止同步串联补偿器的模拟,提供电网分析计算的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:
一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法,包括以下步骤:
A)根据静止同步串联补偿器输出电压和串联输电线路相关参数来计算静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp;
B)将电网中的全部静止同步串联补偿器视为等值阻抗Xp,使用等值阻抗Xp模拟静止同步串联补偿器用于电网分析或计算;
C)根据静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp反推静止同步串联补偿器输出电压Vp。
通过将电网中的全部静止同步串联补偿器视为等值阻抗Xp,计算获得静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp。使用一个阻抗来等值模拟静止同步串联补偿器的复杂结构,便于开展对于电力系统的具体分析。
作为优选,步骤A)中,计算静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp的方法包括:
其中,Vp是静止同步串联补偿器的输出相电压,其数值大小等于该电压有效值,其正负由其方向确定,由于与视为方向互相垂直,将超前度的方向记为标量Vp的正方向,z为线路阻抗幅值,V0为输电线路相电压压降的有效值。
静止同步串联补偿器等值电抗Xp可以用输电线路参数以及静止同步串联补偿器的输出电压来表示。静止同步串联补偿器使串联线路的等值复阻抗中电抗值改变,即静止同步串联补偿器可用一个可变电抗Xp来等值。
作为优选,V0的计算方法包括:
其中,V1为交流线路首端相电压的有效值,V2为交流线路末端相电压的有效值,δ为线路首末端电压相角差,α为线路阻抗的阻抗角。
作为优选,输电线路阻抗的计算方法包括:
输电线路自身复阻抗:Z=z∠α=R+jX,
其中,z和α分别为线路阻抗的幅值和阻抗角,R和X分别为线路的电阻值和电抗值,
超前的角度等于线路阻抗角a,忽略静止同步串联补偿器装置损耗,由于静止同步串联补偿器与交流线路仅交换无功功率,不交换有功功率,所以与垂直。在感性工况下,超前的角度为90度,Vp大于0,静止同步串联补偿器等值为感抗,和之间的夹角为 (a+90°)。容性工况下,滞后的角度为90度,Vp小于0,静止同步串联补偿器等值为容抗,和之间的夹角为(90°-a)。
作为优选,根据静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp反推静止同步串联补偿器输出电压有效值Vp的方法为:
其中,Xp为静止同步串联补偿器的等值阻抗,V1为输电线路首端的相电压的有效值,V2为输电线路末端的相电压的有效值,z为线路阻抗幅值,α为线路阻抗角,δ为与的相角差,Vpm为静止同步串联补偿器装置输出电压有效值的最大值;
若计算得到的Vp≥Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为Vpm运行,
若计算得到的-Vpm<Vp<Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为Vp运行,
若计算得到的Vp≤-Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为-Vpm运行。
由电网工况和静止同步串联补偿器等值阻抗目标值来计算出静止同步串联补偿器的输出电压。若计算得到的静止同步串联补偿器输出电压有效值超出其最大值Vpm,则此时阻抗目标值无法达到,即静止同步串联补偿器输出电压有效值将被限制在其最大值。
本发明的实质性效果是:本发明提出的电网静止同步串联补偿器的阻抗等值建模方法,可以使用一个阻抗来等值模拟静止同步串联补偿器,简化了电网分析计算中静止同步串联补偿器的模拟,便于开展系统分析。
附图说明
图1为电网静止同步串联补偿器结构示意图。
图2为实施例一的静止同步串联补偿器系统电压及电流相量图。
图3为实施例一的静止同步串联补偿器计算值和仿真值对比图。
其中:1、静止同步串联补偿器,2、交流输电线路。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例一:
图1是电网静止同步串联补偿器1系统结构图,静止同步串联补偿器1装置串联接入交流输电线路2,其中每相静止同步串联补偿器1装置由n个H桥模块和一个连接电抗器串联组成。交流线路首端和末端的相电压相量分别为:
其中为线路首端相电压幅值和相角分别为V1和0,线路末端相电压幅值和相角分别为V2和 (-δ)。输电线路自身复阻抗为Z=z∠α=R+jX,其中线路阻抗幅值和阻抗角分别为z和a,R 和X分别为线路电阻值和电抗值,静止同步串联补偿器1的连接电抗器计入输电线路阻抗。
其中γ为滞后的角度。线路相电流相量等于线路自身相电压降相量除以线路阻抗: 超前的角度等于线路阻抗角a。忽略静止同步串联补偿器1装置损耗,由于静止同步串联补偿器1与交流线路仅交换无功功率,不交换有功功率,所以与垂直。静止同步串联补偿器1串联进线路后,串联线路和静止同步串联补偿器1的总等值复阻抗变为Z'。线路相电流相量等于线路首末端相电压降相量差除以等值复阻抗Z':可得
根据图2所示,感性工况下,超前的角度为90度,和之间的夹角为(a+90°)。容性工况下,滞后的角度为90度,和之间的夹角为(90°-a)。为将相量运算简化为标量运算,将超前度的方向记为标量Vp的正方向,则可表达为其中I为相量的有效值,Vp是静止同步串联补偿器的输出相电压,其数值大小等于该电压有效值,其正负由其方向确定,由于与视为方向互相垂直,将超前度的方向记为标量Vp的正方向。
静止同步串联补偿器1装置使串联线路的等值复阻抗中电抗值改变。这样,静止同步串联补偿器1可用一个可变电抗Xp来等值:其中V0为相量的有效值。在感性工况下,Vp大于0,静止同步串联补偿器1等值为感抗;在容性工况下,Vp小于0,静止同步串联补偿器1等值为容抗。输电线路电压降幅值:
这样,在系统分析时可以的阻抗来等值模拟电网静止同步串联补偿器1。同样可以由电网工况和静止同步串联补偿器1等值阻抗目标值来计算出静止同步串联补偿器1的输出电压的有效值:
如果求得的静止同步串联补偿器1输出电压的有效值超出其最大值Vpm,则此时阻抗目标值无法达到。静止同步串联补偿器1输出电压将被限制在其最大值。
为了详细验证静止同步串联补偿器1阻抗等值建模的准确性,构建每相含三个H桥模块的静止同步串联补偿器1系统,获得在不同工况下对比阻抗模型的计算结果和电磁暂态仿真结果。
在本实施例工况下,输电线路首末端电压相角差为10度,输电线路首末端线电压有效值均为220kV。交流输电线路自身的电感和电阻分别为60mH和1Ω。每个H桥模块的直流电压为1.8kV。静止同步串联补偿器的调制策略采用载波移相脉宽调制,载波频率为1150Hz。如图3所示,当静止同步串联补偿器1输出电压由-3.6kV逐渐变化为3.6kV时,计算得到的静止同步串联补偿器1等值阻抗将随之变化。静止同步串联补偿器1输出电压从-3.6kV至3.6kV,每增加1.2kV设置一个仿真点,验证静止同步串联补偿器1阻抗模型的计算值和电磁暂态仿真值相一致。
可见,采用本实施例的模拟方法,可以使用交流阻抗对电网静止同步串联补偿器1进行精确等值模拟。在交流系统分析中,只需使用一个可变电抗来代表电网静止同步串联补偿器1,方便了相应的分析计算。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1.一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法,其特征在于,
包括以下步骤:
A)根据静止同步串联补偿器输出电压和串联输电线路相关参数来计算静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp;
B)将电网中的全部静止同步串联补偿器视为等值阻抗Xp,使用等值阻抗Xp模拟静止同步串联补偿器用于电网分析或计算;
C)根据静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp反推静止同步串联补偿器输出电压Vp;步骤C)中,根据静止同步串联补偿器的等值阻抗Xp反推静止同步串联补偿器输出电压有效值Vp的方法为:
其中,Xp为静止同步串联补偿器的等值阻抗,V1为输电线路首端的相电压的有效值,V2为输电线路末端的相电压的有效值,z为线路阻抗幅值,α为线路阻抗角,δ为与之间的相角差,Vpm为静止同步串联补偿器装置输出电压有效值的最大值;
若计算得到的Vp≥Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为Vpm运行,
若计算得到的-Vpm<Vp<Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为Vp运行,
若计算得到的Vp≤-Vpm,则静止同步串联补偿器输出电压为-Vpm运行。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011008621.6A CN112398139B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011008621.6A CN112398139B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112398139A CN112398139A (zh) | 2021-02-23 |
CN112398139B true CN112398139B (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=74596215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011008621.6A Active CN112398139B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112398139B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114944673B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-05-12 | 哈尔滨工业大学 | 末端电网电压波动平抑方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348167A (zh) * | 2013-07-26 | 2015-02-11 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种静止同步串联补偿器的起动方法 |
CN106058869A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-26 | 全球能源互联网研究院 | 一种π型混合柔性调谐装置 |
CN109687461A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-26 | 上海交通大学 | 计及静止同步串联补偿器的电网侧等效阻抗建模方法 |
CN110460058A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 南京理工大学 | 一种非线性统一潮流控制器的控制方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7813884B2 (en) * | 2008-01-14 | 2010-10-12 | Chang Gung University | Method of calculating power flow solution of a power grid that includes generalized power flow controllers |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202011008621.6A patent/CN112398139B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348167A (zh) * | 2013-07-26 | 2015-02-11 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种静止同步串联补偿器的起动方法 |
CN106058869A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-26 | 全球能源互联网研究院 | 一种π型混合柔性调谐装置 |
CN110460058A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 南京理工大学 | 一种非线性统一潮流控制器的控制方法 |
CN109687461A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-26 | 上海交通大学 | 计及静止同步串联补偿器的电网侧等效阻抗建模方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
H桥级联式SSSC阻抗补偿域及准稳态模型;姜旭;《电工技术学报》;20070430;第136-143页 * |
Modeling_and_Control_of_SSSC_to_Enhance_the_Power_Transmission_Capacity;Jalpesh H. Limbola;《Proceedings of the 2nd International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI 2018)》;20181203;第647-651页 * |
姜旭.H桥级联式SSSC阻抗补偿域及准稳态模型.《电工技术学报》.2007, * |
无变压器SSSC的模型及控制方式研究;张茂松;《电气传动》;20200620;第82-86页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112398139A (zh) | 2021-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2022088554A1 (zh) | 一种多端口交流电网柔性互联装置及其控制方法和系统 | |
EP3157122A1 (en) | Line power control method and system of unified power flow controller | |
CN105870975A (zh) | 一种微电网结构及其电能质量控制方法 | |
Soto-Sanchez et al. | Voltage balance and control in a multi-level unified power flow controller | |
CN110212799A (zh) | 用于抑制模块化多电平变换器环流的无源反步控制方法 | |
Ebrahim et al. | Optimal design of controllers and harmonic compensators for three-level cascaded control in stationary reference frame for grid-supporting inverters-based AC microgrid | |
CN112398139B (zh) | 一种电网静止同步串联补偿器的阻抗等值模拟方法 | |
CN104917190A (zh) | 一种h桥级联电网静止无功补偿器的分散控制方法 | |
CN109617426A (zh) | 一种电力电子变压器电路、电力电子变压器及控制方法 | |
CN102801160A (zh) | 基于电压幅值与相角控制的动态潮流控制器及其控制方法 | |
CN112751371A (zh) | 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法 | |
CN204721231U (zh) | 具有电压暂升和暂降功能的电源发生装置 | |
CN109494722B (zh) | 电网侧等效阻抗建模方法及系统 | |
CN104104090A (zh) | 一种基于dstatcom群协调控制的光伏低电压穿越方法 | |
Habibullin et al. | Active power filter with common DC link for compensation of harmonic distortion in power grids | |
CN105515359A (zh) | 一种基于准pr控制的mmc阀组环流抑制方法 | |
CN112398140B (zh) | 一种电网静止同步串联补偿器的功率等值模拟方法 | |
CN105870944B (zh) | 一种电力电子变压器相间功率均衡控制方法 | |
Sevostyanov et al. | Resonant controllers design for frequency-selective impedance controlled DC microgrids | |
CN204290321U (zh) | 微电网电压摄动控制系统 | |
CN102694385A (zh) | D-statcom的线电流不对称补偿的相电流平衡限幅方法 | |
Wang et al. | Effects of DC power flow controller on DC power network loss | |
CN107134802B (zh) | 一种基于电力电子变压器的中压三端口柔性多状态开关拓扑 | |
Dehghani et al. | Dynamic behavior control of induction motor with STATCOM | |
CN106159949B (zh) | 一种电能质量补偿系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |