中压交直流混合电力系统潮流计算与紧急控制方法研究

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1、学校代号10532学号S150900661分类号TM712密级公开硕士学位论文中压交直流混合电力系统潮流计算与紧急控制方法研究学位申请人姓名熊家敏培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称曹一家教授李勇教授学科专业电气工程研究方向电力系统安全稳定分析论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150900661密级：公开湖南大学硕士学位论文中压交直流混合电力系统潮流计算与紧急控制方法研究学位申请人姓名：熊家敏导师姓名及职称：曹一家教授李勇教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月2

2、0日论文答辩日期：2018年5月16日答辩委员会主席：罗隆福教授ResearchonthePowerFlowCalculationandEmergencyControlMethodofMediumVoltageHybridAC/DCPowerSystemsByXIONGJiaminB.E.(SichuanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinElectricalEngin

3、eeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCaoYijiaApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、

4、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I中压交直流混合电力系统潮流计算与紧急控制方法研究摘要随着光伏、风电等新能源的发展以及电力负荷的多样化，交直流混合电力系统在越来越多的领域得到运用，如多端直流

5、输电、交直流混合微网、中压船舶电力系统等。其中中压交直流混合电力系统因为其灵活的拓扑结构和广泛的应用场合引起了许多学者的广泛关注，典型的应用包括交直流混合微电网和中压交直流船舶电力系统。与传统交流电力系统相比，这些系统有着自身的特点，因此对中压交直流混合电力系统进行系统建模、潮流计算和紧急控制方法研究有着重要意义。首先，本文阐述了几种典型的中压交直流混合电力系统拓扑，以新型楼宇系统和现代中压船舶电力系统为例，分析了这两种典型拓扑的结构特点及运行特性，并提出了基于模块化多电平固态变压器的船舶电力系统拓扑新构想；对交直流混合电力系统中

6、广泛使用的电压源型换流器进行了详细建模，包括了换流器交流侧等效模型、换流器损耗模型、换流器控制方式和换流器运行约束等方面。然后，对交直流混合电力系统潮流计算的交替迭代法和统一求解法进行了详细分析。针对直流嵌入式交直流混合系统的潮流计算采用了交替迭代法，建立了基于交替迭代方法的交流网络侧、直流网络侧的潮流计算模型，并且针对直流松弛节点功率的计算设计了另外的迭代过程，所提算法在构建的交直流混合模型中得到实现，结果验证了所提方法的可行性；但考虑到交替迭代法存在收敛性问题，对某些特殊系统如船舶电力系统进行潮流计算时存在一定难度，本文结合交

7、替迭代法中直流松弛节点功率的附加计算思想，提出了一种基于统一求解思想的潮流计算方法，增加了与松弛换流器功率有关的状态变量，将其与系统交流侧和直流侧的功率偏差方程联立，然后对方程组进行统一迭代求解，所提算法在本文构建的新一代船舶电力系统中得到实现，仿真结果验证了所提算法的有效性。最后，对交直流混合电力系统的紧急控制策略进行阐述，包括了基于换流器自身调控能力的局部控制和以系统优化运行为目标的集中控制；针对中压交直流混合船舶电力系统，论述了对系统进行紧急控制的重要性，提出了一种基于重构思想的紧急控制策略，建立了以负荷功率最大和开关动作次

8、数最少为目标的紧急控制模型，并综合考虑了系统潮流和运行边界约束，对所构建的模型采用了遗传算法进行求解，通过多个算例验证了所提紧急控制策略的有效性，并再次证明了所提潮流计算方法对直流网络分裂情况的适用性。关键词：交直流混合电力系统；船舶电力系统；电压