用于提高输电能力的SVC和TCSC选址和定容研究

论文摘要

选择柔性交流输电系统(Flexible Alternate Current Transmission Systems,简称FACTS)装置的安装位置和补偿容量对于提高电力系统输电能力是一个重要而实际的问题。本文对目前应用最广泛的两种FACTS装置,静止无功补偿器(Static VAR Compensator,简称SVC)和可控串联补偿器(Thyristor Controlled Series Capacitor,简称TCSC)的选址和定容问题进行了研究。对于SVC的选址问题,安装SVC之前,采用连续潮流法计算系统的临界运行点,在临界运行点推导了节点线性参与因子的公式,选择参与因子最大的节点作为最有利于提高输电能力的SVC安装地点,并用算例验证了该方法用于SVC选址是有效的。TCSC选址时,针对支路传输功率、节点电压越限等静态安全约束和电压稳定性约束是制约系统输电能力提高的重要因素,在计及静态安全约束和电压稳定性约束条件下,基于连续潮流模型,提出了一种新的TCSC的安装策略:在有约束条件达到极限的临界运行点分析输电能力对支路电抗的灵敏度,根据此灵敏度排序结果确定最有利于提高输电能力的TCSC安装支路。同时,本文还对这一灵敏度选址指标的使用条件进行了分析。仿真计算结果表明,所提出的方法计算结果准确,具有一定的应用价值。安装位置确定以后,如何充分利用FACTS装置进行补偿来提高系统的输电能力,降低投资成本,成为研究人员关心的问题。提出一种新的确定最佳安装容量的方法:将安装FACTS装置之前,在系统临界运行点达到极限的约束条件在其边界值处用等式形式表示出来,并设定为已知条件,将FACTS装置对系统的补偿度(若安装SVC,则是SVC对其所要安装节点的无功补偿度;若安装TCSC,则是TCSC对其所要安装支路的电抗的补偿度)设定为一个新的未知量,扩展常规潮流方程,以求取扩展潮流不匹配函数的最小值为目标,计算最优补偿度。根据求得的补偿度就可以确定FACTS装置的最佳补偿容量。同时,还对采用不匹配函数法求解最优补偿度的过程中存在的问题进行了分析。最后用算例验证所提方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 输电能力问题简介
• 1.2.1 输电能力的概念
• 1.2.2 目前计算输电能力的主要方法
• 1.2.3 输电能力问题的研究现状
• 1.3 柔性交流输电系统（FACTS）
• 1.3.1 FACTS产生的背景及主要的FACTS装置
• 1.3.2 FACTS用于提高输电能力的研究现状
• 1.4 论文的工作及结构
• 第2章 SVC和TCSC选址和定容计算的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 基于连续潮流法的输电能力计算
• 2.2.1 连续潮流法计算输电能力的数学模型
• 2.2.2 连续潮流的计算过程
• 2.3 潮流不匹配函数的模型及算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 用于提高输电能力的SVC选址和定容方案
• 3.1 引言
• 3.2 SVC的静态模型
• 3.3 SVC安装位置的选择
• 3.3.1 模式的线性参与因子
• 3.3.2 对线性参与因子法用于SVC选址的验证
• 3.3.3 SVC选址计算步骤
• 3.4 SVC安装容量的确定
• 3.4.1 不匹配函数法计算SVC最优补偿度的数学模型
• 3.4.2 SVC定容计算步骤
• 3.5 算例及分析
• 3.5.1 IEEE57 节点系统
• 3.5.2 IEEE30 节点系统
• 3.6 本章小结
• 第4章 用于提高输电能力的TCSC选址和定容方案
• 4.1 引言
• 4.2 基本模型
• 4.2.1 计算输电能力计及的约束条件
• 4.2.2 TCSC的静态模型
• 4.3 TCSC安装位置的选择
• 4.3.1 灵敏度分析
• 4.3.2 灵敏度指标的使用条件
• 4.3.3 TCSC选址的计算步骤
• 4.4 TCSC安装容量的确定
• 4.4.1 不匹配函数法计算TCSC最优补偿度的数学模型
• 4.4.2 算法的使用条件
• 4.4.3 TCSC定容的计算步骤
• 4.5 算例及分析
• 4.5.1 IEEE30 节点系统
• 4.5.2 IEEE118 节点系统
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢