【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网潮流控制，特别是一种基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法。
技术介绍
1、目前，电力系统存在负荷快速增长、新能源并入电网、交直流特高压输电的投入运行等形势，这些情况下，都对电力系统潮流快速、精准的控制提出了更高的要求。在电力系统潮流控制的方法中，以电力电子设备控制为主，比如静止无功补偿装置(svc)、静止同步补偿装置(statcom)、交流换流器(ac/dc converter)等电力电子设备，其中统一潮流控制器(upfc)以其快速灵活的调控手段得到了很好的关注与发展。随着高比例新能源高比例电力电子化电网的进一步发展，以风电、光伏为代表的新能源本身就存在发电出力的不确定性和间歇性的问题，同时电力电子设备也存在耐受能力较差、惯性支撑能力较弱的等缺点。这进一步导致了电力系统中惯性不足的现象，系统稳定性面临挑战。针对目前电网建设伴随的“电网惯性不足”问题，可以使用同步电机代替电力电子设备的作用，双轴励磁电机本身存在较大惯性，同时励磁控制较为灵活。因此，既可以满足为电力系统提供惯量支撑的需求，同时又可以实现调节系统潮流的目的。
2、传统的同步发电机的一个特征就是只有d轴的励磁绕组可调，这其实限制了它的励磁范围。传统同步电机功率调节以及运行稳定性均与发电机励磁电势和电网电压之间的夹角有关，即与发电机功率角有关，这一特征实际上限制了运行稳定性的范围。
3、与传统同步发电机转子结构不同，双轴励磁同步发电机在转子的纵轴(d轴)和横轴(q轴)均设有励磁绕组，可以通过独立调节d、q轴两套励磁绕组中
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其通过双轴励磁同步电机改变输入d、q轴励磁绕组的励磁电压的正负，使双轴励磁电机四象限运行；在暂态情况以及稳态情况下，通过协同调节d、q轴励磁电流或励磁电压，达到对系统线路上潮流的控制。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其包括：
3、建立基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型，使目标线路上的实际有功功率p和实际无功功率q会随着双轴励磁电机d、q轴励磁电流的变化而变化；
4、建立基于双轴励磁电机潮流控制的环网电力系统模型，运行该环网电力系统模型，对环网电力系统的运行参数值进行测量；
5、通过给定目标线路上的目标有功功率p0、目标无功功率q0，对比实际有功功率p、实际无功功率q与目标有功功率p0、目标无功功率q0之间的关系；
6、根据实际有功功率p、实际无功功率q与目标有功功率p0、目标无功功率q0的差值，对双轴励磁电机d和q轴励磁电流ifd和ifq进行调节，完成对目标线路潮流的控制。
7、进一步地，所述基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型包括双轴励磁电机和串联变压器；其中，所述双轴励磁电机的定子绕组回路三相分别串联到变压器二次侧的副边，经变压器一次侧原边串联接入电网线路中。
8、更进一步地，所述的基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型，其独立的两个d、q轴励磁绕组具有对称结构，得到的电机输出电压可控；输出电压幅值由两组d、q轴励磁电流所合成的励磁电流的大小决定；电压相位受d、q轴励磁电流之间的夹角影响，在空载情况下，电机输出电压相位就是d、q轴励磁电流之间的夹角；通过改变输入d、q轴励磁绕组的励磁电流的正负，使双轴励磁电机能够四象限运行。
9、进一步地，所述基于双轴励磁电机潮流控制的环网电力系统模型，包括三个无穷大系统和所述基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型所构成的环网模型。
10、进一步地，所述系统的运行参数值，包括：双轴励磁电机的d轴励磁电流、q轴励磁电流、d轴定子电压、q轴定子电压、目标线路的实际有功功率p和目标线路的实际无功功率q。
11、进一步地，实际有功功率p、实际无功功率q与目标有功功率p0、目标无功功率q0之间的关系包括：
12、实际有功功率p与目标有功功率p0存在差值δp，实际无功功率q与目标无功功率q0之间存在差值δq；
13、实际有功功率p等于目标有功功率p0，实际无功功率q与目标无功功率q0之间存在差值δq；
14、实际有功功率p与目标有功功率p0之间存在差值δp，实际无功功率q等于目标无功功率q0。
15、更进一步地，当实际有功功率p与目标有功功率p0存在差值δp，实际无功功率q与目标无功功率q0之间存在差值δq时，通过输入差值δp和δq，经pi调节得出d轴定子电压的目标值ud0和q轴定子电压的目标值uq0；通过d轴定子电压的实际值ud和q轴定子电压的实际值uq与d轴定子电压的目标值ud0和q轴定子电压的目标值uq0之间的差值，经pi调节得出d轴励磁电流ifd的目标值ifd0和q轴励磁电流的目标值ifq0；最终通过对d轴励磁电流ifd和q轴励磁电流ifq的调整，实现对系统线路上实际有功功率p和实际无功功率q的调整。
16、更进一步地，基于双轴励磁电机的数学模型及其出口侧数学模型，在考虑稳态的情况下，线路上输送的实际有功功率p和实际无功功率q由双轴励磁电机转子励磁电流的d轴励磁电流ifd和q轴励磁电流ifq进行表示，所得公式如下：
17、
18、式中，ω为同步转速；xad和xaq分别为定子d轴等效绕组与转子绕组的互感电抗和定子q轴等效绕组与转子绕组的互感电抗；u1、u2分别为潮流控制器所接线路左、右侧的母线电压；rse和lse为双轴励磁电机出口侧的等效电阻和电感；r为定子绕组电阻；kse为串联变压器变比；kiq＝ωlse+ωxq，kid＝ωlse+ωxd，k1＝rse+r，k2＝k12+kid+kiq；u1d、u1q分别表示母线电压u1的d轴分量、q轴分量；xd、xq分别为定子绕组的d轴电枢反应电抗、q轴电枢反应电抗。
19、更进一步地，当实际有功功率p等于目标有功功率p0，实际无功功率q与目标无功功率q0之间存在差值δq时，在考虑稳态的情况下，同时调节d轴励磁电流和q轴励磁电流的大小，具体内容为：保持线路上的实际有功功率p不变，仅对线路上的实际无功功率q进行调节，当实际无功功率q小于目标无功功率q0时，减小d轴励磁电流ifd的大小，同时增加q轴励磁电流ifq的大小；当实际无功功率q大于目标无功功率q0时，增加d轴励磁电流ifd的大小，同时减小q轴励磁电流ifq的大小。
20、更进一步地，当实际有功功率p与目标有功功率p0之间存在差值δp，实际无功功率q等于目标无功功率q0，在考虑稳态的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型包括双轴励磁电机和串联变压器；其中，所述双轴励磁电机的定子绕组回路三相分别串联到变压器二次侧的副边，经变压器一次侧原边串联接入电网线路中。
3.根据权利要求2所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述的基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型，其独立的两个d、q轴励磁绕组具有对称结构，得到的电机输出电压可控；输出电压幅值由两组d、q轴励磁电流所合成的励磁电流的大小决定；电压相位受d、q轴励磁电流之间的夹角影响，在空载情况下，电机输出电压相位就是d、q轴励磁电流之间的夹角；通过改变输入d、q轴励磁绕组的励磁电流的正负，使双轴励磁电机能够四象限运行。
4.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述基于双轴励磁电机潮流控制的环网电力系统模型，包括三个无穷大系统和所述基于双轴励磁电机和串
5.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述系统的运行参数值，包括：双轴励磁电机的d轴励磁电流、q轴励磁电流、d轴定子电压、q轴定子电压、目标线路的实际有功功率P和目标线路的实际无功功率Q。
6.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，实际有功功率P、实际无功功率Q与目标有功功率P0、目标无功功率Q0之间的关系包括：
7.根据权利要求6所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，当实际有功功率P与目标有功功率P0存在差值ΔP，实际无功功率Q与目标无功功率Q0之间存在差值ΔQ时，通过输入差值ΔP和ΔQ，经PI调节得出d轴定子电压的目标值ud0和q轴定子电压的目标值uq0；通过d轴定子电压的实际值ud和q轴定子电压的实际值uq与d轴定子电压的目标值ud0和q轴定子电压的目标值uq0之间的差值，经PI调节得出d轴励磁电流ifd的目标值ifd0和q轴励磁电流的目标值ifq0；最终通过对d轴励磁电流ifd和q轴励磁电流ifq的调整，实现对系统线路上实际有功功率P和实际无功功率Q的调整。
8.根据权利要求6所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，基于双轴励磁电机的数学模型及其出口侧数学模型，在考虑稳态的情况下，线路上输送的实际有功功率P和实际无功功率Q由双轴励磁电机转子励磁电流的d轴励磁电流ifd和q轴励磁电流ifq进行表示，所得公式如下：
9.根据权利要求6所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，当实际有功功率P等于目标有功功率P0，实际无功功率Q与目标无功功率Q0之间存在差值ΔQ时，在考虑稳态的情况下，同时调节d轴励磁电流和q轴励磁电流的大小，具体内容为：保持线路上的实际有功功率P不变，仅对线路上的实际无功功率Q进行调节，当实际无功功率Q小于目标无功功率Q0时，减小d轴励磁电流ifd的大小，同时增加q轴励磁电流ifq的大小；当实际无功功率Q大于目标无功功率Q0时，增加d轴励磁电流ifd的大小，同时减小q轴励磁电流ifq的大小。
10.根据权利要求6所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，当实际有功功率P与目标有功功率P0之间存在差值ΔP，实际无功功率Q等于目标无功功率Q0，在考虑稳态的情况下，同时调节d轴励磁电流和q轴励磁电流大小，具体内容为：保持线路上的实际无功功率Q不变，仅对线路上的实际有功功率P进行调节，当实际有功功率P小于目标有功功率P0时，增加d轴励磁电流ifd的大小，同时增加q轴励磁电流ifq的大小；当实际有功功率P大于目标有功功率P0时，降低d轴励磁电流ifd的大小，同时降低q轴励磁电流ifq的大小。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型包括双轴励磁电机和串联变压器；其中，所述双轴励磁电机的定子绕组回路三相分别串联到变压器二次侧的副边，经变压器一次侧原边串联接入电网线路中。
3.根据权利要求2所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述的基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型，其独立的两个d、q轴励磁绕组具有对称结构，得到的电机输出电压可控；输出电压幅值由两组d、q轴励磁电流所合成的励磁电流的大小决定；电压相位受d、q轴励磁电流之间的夹角影响，在空载情况下，电机输出电压相位就是d、q轴励磁电流之间的夹角；通过改变输入d、q轴励磁绕组的励磁电流的正负，使双轴励磁电机能够四象限运行。
4.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述基于双轴励磁电机潮流控制的环网电力系统模型，包括三个无穷大系统和所述基于双轴励磁电机和串联变压器的物理模型所构成的环网模型。
5.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，所述系统的运行参数值，包括：双轴励磁电机的d轴励磁电流、q轴励磁电流、d轴定子电压、q轴定子电压、目标线路的实际有功功率p和目标线路的实际无功功率q。
6.根据权利要求1所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，实际有功功率p、实际无功功率q与目标有功功率p0、目标无功功率q0之间的关系包括：
7.根据权利要求6所述的基于双轴励磁电机电压相位调节的系统潮流控制方法，其特征在于，当实际有功功率p与目标有功功率p0存在差值δp，实际无功功率q与目标无功功率q0之间存在差值δq时，通过输入差值δp和δq，经pi调节得出d轴定子电压的目标值u...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建承，许国瑞，李乾伟，林进钿，陈峰，华文，赵德赛，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。