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基于UPFC的有源配电环网电压控制技术研究

作　者: 聂彤云
导　师: 陈青; 徐丙垠
学　校: 山东大学
专　业: 电气工程
关键词: 配电环网分布式电源统一潮流控制器电压控制
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

配电系统是电力系统中直接为用户提供电能的环节,它的可靠性、供电质量等因素会严重影响广大电力用户的生产和生活。保证供电质量,提高电压合格率和减小网络损耗,对于提高配电网的运行水平至关重要。分布式发电技术的发展,解决了资源紧缺的问题,但是它的接入会改变配电网的拓扑结构。柔性交流输电技术(FACTS)具有多功能控制和强大的灵活性,如何利用FACTS装置对含有分布式电源(DG)的配电环网进行电压调整和网损控制,已经成为目前配电网领域研究的热点问题。本文提出了一种利用UPFC对含有DG的配电环网实现基于网络有功损耗最小的所有节点的电压控制方法。本文首先分析了配电网合环前后网络的潮流变化,证明了配电网闭环运行比开环运行具有更高的可靠性,可以更加有效的平衡线路潮流。介绍了风电机的工作原理,建立了基于PSCAD/EMTDC仿真软件的风力发电系统的详细模型,并重点分析了DG的接入对配电环网系统节点电压的影响,同时考虑到风速的随机性,利用蒙特卡罗法更加真实的验证了DG的接入对配电系统电压的支撑作用。本文的主要研究内容是实现对含有DG的配电环网所有节点电压偏差和网络有功损耗的综合优化控制。为了实现这个目标,首先,本文通过公式推导,理论分析得到UPFC产生的串联补偿电压与节点电压以及网络有功损耗之间的关系,并得到理论最小网损的条件；其次,分别建立了网络有功损耗隶属函数和电压偏差隶属函数,利用权值理论得到网损和电压偏差的综合优化控制模型,并利用全局优化算法进行求解；最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对理论分析的结果进行仿真验证。仿真验证得到结论：本文提出的电压调整方法能够实现环网潮流的优化控制,有效控制所有节点的电压偏差,减小网络有功损耗,提高系统的供电质量。

全文目录

目录  5-8
CONTENT  8-11
摘要  11-12
ABSTRACT  12-14
第1章绪论  14-20
  1.1 论文研究的背景及意义  14-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
  1.3 本论文的相关研究工作  19-20
第2章配电网环网特征分析  20-27
  2.1 配电环网运行模式  20-22
  2.2 配电网合环前后对比  22-25
    2.2.1 仿真模型的建立  22-23
    2.2.2 配电网合环前后电压的变化  23-24
    2.2.3 配电网合环前后电流的变化  24-25
    2.2.4 配电网合环前后线损的变化  25
    2.2.5 电源两侧出力对比  25
  2.3 本章小结  25-27
第3章分布式电源的接入对配电环网的影响  27-42
  3.1 风力发电的原理  27-28
  3.2 本文中风力发电模型的建立  28-32
    3.2.1 风速仿真模型  28-29
    3.2.2 风力机仿真模型  29-30
    3.2.3 风力机控制器  30-31
    3.2.4 同步电机及励磁调节器仿真模型  31-32
  3.3 分布式电源接入对配电网的影响  32-38
    3.3.1 分布式电源的接入对网损的影响  33
    3.3.2 分布式电源的接入对电能质量及其系统可靠性的影响  33
    3.3.3 分布式发电的接入对系统电压的影响  33-38
  3.4 基于蒙特卡罗方法的DG出力对电压影响分析  38-41
    3.4.1 蒙特卡罗方法简介  38-39
    3.4.2 蒙特卡罗方法在本文中的应用  39-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章基于UPFC的配电环网潮流综合优化控制模型的建立  42-51
  4.1 配电网潮流控制的重要性  42
  4.2 UPFC工作原理简介  42-44
  4.3 配电环网有功损耗隶属函数的建立  44-46
    4.3.1 配电环网最小线损的理论分析  44-45
    4.3.2 网络有功损耗隶属函数的建立  45-46
  4.4 配电环网节点电压偏差隶属函数的建立  46-47
  4.5 综合优化控制模型的建立  47
  4.6 综合优化模型的求解  47-49
  4.7 优化模型计算流程  49-50
  4.8 本章小结  50-51
第5章仿真分析  51-61
  5.1 仿真模型的建立  51-52
  5.2 模型Ⅰ仿真结果及分析  52-55
    5.2.1 节点电压的变化情况  53-54
    5.2.2 网络有功损耗的变化情况  54
    5.2.3 两侧电源出力的变化情况  54-55
  5.3 针对模型Ⅰ增大DG出力使节点电压超过上限情况分析  55-58
    5.3.1 电压变化情况  56
    5.3.2 网络有功损耗的变化情况  56-57
    5.3.3 两侧电源出力的变化情况  57-58
  5.4 模型Ⅱ仿真结果及分析  58-60
    5.4.1 节点电压的变化情况  58-59
    5.4.2 网络有功损耗的变化情况  59-60
    5.4.3 两侧电源出力的变化情况  60
  5.5 本章小结  60-61
第6章结语与展望  61-64
  6.1 本文总结  61-62
  6.2 展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
学位论文评阅及答辩情况表  69

基于UPFC的有源配电环网电压控制技术研究

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