Yük akışı çalışmaları, elektrik santrallerinin geri kemiğini oluşturur ve sürekli devletli bir gerilim kapasitesi ile mühendisler sağlar, faz açısı, gerçek ve reaktif güç her otobüste daha karmaşık ve birbirine bağlı olarak, Yüksek Gerilim Doğrudan Şimdiki (H999) sistemlerinin entegrasyonu ve esnek AC Transmission Systems (FACTS) cihazlarla ilgili yeni kontrol edilebilirlik seviyelerini getirir - ancak aynı zamanda daha sofistike modelleme ve çözüm tekniklerini de gerektirir.

Yük Akış Araştırmalarını Anlamak: Temeller ve Çözüm Yöntemleri

Bir yük akışı çalışması, ağdaki her düğümde güç dengesini temsil eden lineer olmayan bir denklemin bir setini çözüyor. Standart formülasyon, bus kabul matrisi matrisi kullanarak:0)bus).

[DÜDÜ:0)[DÜDÜDÜDÜDÜŞÜŞÜye: · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Gerçek ve reaktif parçalar, otobüs başına iki denklem veriyor (daha büyük sistemler için hızlı kesintiler veya DC yükleri hariç) Sistem genellikle Newton-Raphson yöntemi kullanılarak çözülebilir, dörtlü ve sistem kayıpları nedeniyle, tüm bu bilgileri planlama ve operasyonel kararlara kadar.

H999 ve FACTS'in Translaksiyon Ağı'ndaki Büyülü Rolü

HUBE iletim artık uzun mesafe denizaltı kabloları için tercih edilen teknolojidir ve IGBTs kullanarak yüzlerce kilometre boyunca büyük güç iletmektedir. İki ana dönüştürücü tip hakim: Line-Commutated Converter (LCC) sizinristokratlara göre, ve gerilim-Kaynaklar (VSC) aktif kayıpların siyah başlangıç ve bağımsız kontrolü sağlar.

FACTS cihazları, diğer yandan, dinamik gerilim desteği sağlayarak AC sistemlerini geliştirir, transfer kapasitesi ve osilasyonları içerir: Common examples include:

  • [FONT=0]Static Var Compensators (SVCs))[değiştir | kaynağı değiştirmiş olan senristor kontrollü reaktörler ve kapasitörler düzgün reaktif güç tazminatı için bağlantılı.
  • [FONT=0)Static Senkron Eşleştirmeler (STATCOMs)) - gerilim kaynaklı dönüştürücüler SVC'lerden daha hızlı yanıt alan cihazlar.
  • [FONT:0]Thyristor-Controlled Series Capacitors (TCSCs)) – güç akışını kontrol etmek için line tepki gösteren seri cihazlar.
  • [FONT:0) Elektrik Akış Kontrolörleri (UPFCs))[değiştir | kaynağı değiştir], seriyi birleştirerek ve geri dönüş dönüştürücüleri aracılığıyla tazminat talep etme.

Bu cihazları yükleme akrep çalışmaları ile bütünleştirmek, basit pasif bileşenlerle mümkün olmayan kontrol özelliklerini açık modelleme gerektirir.

H999 Bağlantıları Yük Akışı Çalışmaları

Bir H999 bağlantı, bir DC hattı ile bağlantılı bir çift dönüştürücü istasyon olarak modellenir.Bir yük akışı programında, her dönüştürücü AC otobüslerinde kontrollü bir güç enjeksiyonu olarak temsil edilir, DC yan ile aynı anda çözülür.

LCC-H999 Model

LCC için, dönüştürücü bir kompresyon gerisinde kontrollü bir gerilim kaynağı olarak hareket eder.The DC gerilimiETHFLT:0)V[D][/FONT=D][/FONT=)[D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT

VSC-H999 Model Modeli

VSC dönüştürücüleri her terminalde aktif ve reaktif gücü (veya AC gerilimi) bağımsız olarak kontrol edebilir.Bir yük akışında, her VSC istasyonu kontrol edilebilir bir karmaşık güç enjeksiyonu olarak modellenir.[Dönetici[Düzesel)[Düzücük:2|= Por[DDDDDDDDDD) çünkü VSC valfleri kontrol edilmez ve çözünürlükte olan DC-PQ'ler için uygundur.

Pratik yük akışı yazılımı (örneğin, PSS/E, DigSILENT PowerMaster, ETAP) kullanıcının kontrol hedeflerini tanımladığı standart H999 modelleri içerir. Çözüm yöntemi Jacobian matrixini DC değişkenlerine saygı ile genişletir veya doğru bir yaklaşım kullanır ( AC then DC iteratively).

Yük Akış Araştırmalarında FACTS Cihazları

FACTS cihazları, bir iletim hattı veya otobüsün etkili dürtüyü veya faz açısını değiştirir. Sürekli devlet modelleri değişken shunt / dizi elemanları veya kontrol edilebilir enjeksiyonlar olarak dahil edilebilir.

Statik Var Compensator (SVC)

Bir SVC, bir değişken shunt susceptanceurFLT:0)B)) kullanılmaktadır.[D]), kontrol aralığının dar olması için yakınlaştırılan sorunlardır.

Statik Senkron Eşleştirme (STATCOM)

Bir STATCOM, bir darbeleyici dönüştürücü tepkinin arkasındaki kontrol edilebilir bir gerilim kaynağı olarak modellenir.In load flow, reaktif güç çıkışının sınırları içinde olup olmadığı bir PV otobüsü olarak hareket eder; aksi takdirde, sabit bir enjeksiyonla PQ otobüslere geçer. Bazı programlar STATCOM, reaktif sınırlarla otobüste ideal bir jeneratör olarak.

Thyristor-Controlled Series Capacitor (TCSC)

TCSC değişkeni bir iletim hattı ile seriye tepki verir. Yük akışı modeli, çizginin serileri engelleyicidir)}[FLT: 16)[D[D|D|Dönetici|D|Döneticileri)[Döneticileri değiştir][Döneticileri kontrol edilebilir ve% 10 ile% 10 arasında bir hesaplanabilir.

Birleşik Güç Akış Kontrolörü (UPFC)

UPFC en karmaşıktır: bir seri gerilim enjekte eder V) ve bir shuntuzFLT:4[Döndergi: 8][D)[Döndergiler için gerçek ve reaktif güç, üç boyutlu dönüştürücüler için doğrudan doğrultucun sabit gücü ve yüksek gerilimler için kontrol etmek için.

İntegra ve Simülasyonda Zorluklar

Modelleme sophisticasyona rağmen, mühendisler HUBE ve FACTS'yi akış çalışmalarına entegre ederken birkaç pratik zorlukla karşı karşıya kalmaktadırlar:

  • [FONT=0]Nonlinearities and closence[Döneticiler ve yakınlık[Döneticiler): Parçalı kontrol özellikleri (örneğin, SVC saturation, dönüştürücü ateş limitleri) yanlış eşleştirmelerde sonsuzluklara neden olabilir. Newton-Raphson, çözüm tekniğinden uzaksa başarısız olabilir.
  • [[Data accessibility and Truth[[Dönetici: 1): Üreticiler genellikle analitik formülasyonlardan ziyade dönüştürücü parametreler sunar. VSC-H999 için reaktif güç eğrileri AC gerilimine bağlıdır ve doğru şekilde ithal edilmelidir.
  • [FONT:0) Kontrol sistemlerinin modellemesi[[Dönetici: Yük akışı statik, ancak birçok FACTS ve H999 kontrolleri dinamiktir (örneğin, gerilim yönetmeliği için PI kontrolörleri). Bir statik çalışma sabit devlet kontrolü set noktaları varsaymalıdır; geçiciler zaman alan simülasyonları tarafından ele alınır, yük akışı değildir.
  • [FONT:0]Large-scale sistemi entegrasyonu[[DÜT:1): Birden fazla H999 bağlantı ve FACTS cihazları mevcut olduğunda, genişletilmiş Jacobian matrix büyük ve hastalanmış olur. Sparse matris teknikleri ve dikkatli sipariş gereklidir.
  • [FONT:0]Harmonikler ve dengesiz operasyon[Dönetici: Yük akışı, temel frekansı ve dengeyi üç fazlı varsayıyor. LCC dönüştürücüleri, gerilim dalgalarını etkileyen harmonik yükler akış programlarını (örneğin, frekans-bölge) ayrıntılı analiz için kullanılmalıdır.

Yazılım Araçları ve Pratik Yaklaşımlar

Ticari ve açık kaynak güç sistemi analizi paketleri H999 ve FACTS'yi çeşitli detay seviyelerinde idare eder. Bazı yaygın kullanılan araçlar şunlardır:

  • [FONT=0)PSS®E (Siemens))[BK ve VSC HUBE, SVC, STATCOM, TCSC ve UPFC için yerleşik modeller sağlayın.
  • [FONTDigSILENT PowerMasterF[[DDigSILENT PowerMasterF][[DigSILENT PowerMasterF][[DFLT:1): Python/DIgSILENT Programlama Dili kullanarak kullanıcı tanımlı kompozit modeller.
  • [FONT=0)ETAP (Operation Technology, Inc.))[değiştir | kaynağı değiştir] H999 bağlantı modelleri dönüştürücü kayıplarla ve optimizasyon ayarlama ile birlikte. FACTS cihazları kütüphanelerden “müşteri dinamik modelleri” olarak ekleyebilir.
  • [FONTPOWER (open-source, MATLAB-based)) H999 ve FACTS için kullanıcı kodlanmış uzantıları gerektirir. Araştırmacılar genellikle “kullanıcı” çağrı ve özel işlevleri kullanarak modeller uygularlar.
  • [FONT:0)PowerWorld Simulator[[[Dönetici:0) Kaynak: Sihirbaz tabanlı H999 ve FACTS modellerine interaktif kontingency analizi ile giriş.

Pratik çalışmalar için mühendisler, yerleşik kütüphane modelleriyle başlamayı ve üretici verilere karşı doğrulamayı önerir. Çünkü HUBE ve FACTS cihazları genellikle bağlantı anlaşmalarının bir parçasıdır, gerçek alan ölçümlerini kullanarak geçerli olan model geçerlidir (örneğin PMUs) standart uygulama haline gelir.

Vaka Çalışması: HUBE ve STATCOM'u Bölgesel bir Grid'de bütünleştirmek

Mevcut bir paralel 1000 MW LCC-HUBE bağlantı ile iki büyük yük merkezi 800 km birbirine bağlayan 500 kV AC back Bone düşünün, transfer kapasitesi ve gerilim istikrarı artırmak için, orta noktada ±200 MVAr STATCOM planlanmaktadır ve yeni bir VSC-H999 bağlantı yenilenebilir enerji entegrasyonu için eklenmelidir: Yük akışı çalışması gerekir:

  1. Mevcut LCC-H999 ile temel dava kurmak ( sürekli güç modunda, sürekli DC gerilim modunda dönüştürücü).
  2. STATCOM, ±200 MVAr'ın Q sınırları ile bir PV otobüs olarak modellendi.
  3. Yeni VSC-HKER'i aktif güç set noktası (500 MW'lık rüzgar çiftliğinden) ve AC otobüslerinde ( 1.02 p.u'nun gerilim yönetmeliği) yeniden yapılandırın.
  4. Newton-Raphson'u DC değişkenleri için genişletilmiş Jacobian (yargılar, DC akımları) ve STATCOM susceptance ile kullanın.
  5. N-1'i tebrik analizi yapın: HUBE ve STATCOM çalışırken 500 kV hattını kaybetme.

Sonuçlar genellikle STATCOM'un% 2'lik orta noktada gerilim koruduğunu gösteriyor, VSC-H999 bağlantı aşırı yüklemelerden kaçınmak için güç akışını yönlendirebilir. Yük akışı yakın zamanda ek değişkenler nedeniyle yaklaşık% 15 oranında artış gösterir, ancak modern çözücüler bunu rahatça halleder.

Planlama ve Operasyonlar için Doğru Yük Akış Analizinin Faydaları

HVDC ve FACTS'nin yük akış çalışmaları üzerindeki değeri, bir güç sisteminin tüm yaşam döngüsü boyunca uzanır:

  • [FONTD:0)Optimal güç akışı planlaması[[Dönemli: Yeni FACTS veya H999 terminallerinin en iyi yerini ve boyutlarını belirler.
  • [FONT:0]Operasyonel güvenlik değerlendirme[[[Dönemli: Gerçek zamanlı yük akışı devlet tahminleriyle sağlanır H999 ve FACTS cihazlarının kontrol sınırları içinde olduğundan ve bu gerilim profilleri kabul edilebilir.
  • [FONT=0)Kongestion yönetimi[Dönetici:Dönderlik (TCSC) veya faz açısı (UPFC), operatörler yeniden şarj olmadan aşırı yüklenebilir.
  • [FONT:0)Yenilenebilir entegrasyon etkisi çalışmaları[[Dönemli): H999 deniz rüzgar çiftlikleri birbirine bağlı olarak güç akış analizi gerektirir (örneğin,% 0% 100 puanlı güç) şebeke gerilimi varyasyonlarını ve reaktif güç ihtiyaçlarını değerlendirmek.
  • [FONT:0]Harmonik ve rezonans çalışmaları : Tamamen yük akışına rağmen, sabit devlet işletim noktası yük akış yemleri frekans-bölgedeki boşluk boşluk taramaları H999 filtreleriyle kontrol etmek için kullanılır.

HUBE ve FACTS entegrasyonu, Asya, Avrupa ve Kuzey Amerika'daki HUBE koridorlarının genişlemesi nedeniyle hızlanıyor ve FACTS'nin yaşlanma iletim şebekelerindeki dağıtımları da dahil olacak: Yük akış çalışmalarını etkileyecek eğilimler şunlardır:

  • [FONT:0) Gerçek zamanlı dijital simülatörler (RTDS))[değiştir | kaynağı değiştir] gerçek zamanlı elektromanyetik geçici çalışmalar için ilk koşul olarak kullanılır, özellikle de çok-terminal VSC-H999 ızgaralar için.
  • [FONT:0] Dijital ikiz modeller [Dönetici: Bir iletim ağının dijital ikizi sürekli olarak canlı telemetri ile akış çözümleri yayınlar. HUBE ve FACTS modelleri ikizte birkaçına doğru olmalıdır.
  • [FONT:0)Makine öğrenimi hızlandırılmış devreler : Neural ağları binlerce yükleme akışı davasında eğitilmiş olan Neural ağları Newton-Raphson için hızlı başlangıç tahminleri sağlayabilir, birçok dönüştürücü ile karmaşık sistemler için kesme.
  • [FONT:0)Probabilistic yük akışı[[Dönetici: Tek bir determinist durumdan ziyade, olasılıksal yük akış hesaplarını yenilenebilir nesilde (H999) ve birçok Monte Carlo etkili H999 modelleriyle çalışır.
  • [FONT:0] Gaz ve su ağlarıyla ilgili genelleme): Enerji merkezleri için H999 ve FACTS modelleri, diğer altyapı modelleriyle çiftleşmeli, hala temel yük akış çözümüne güvenmelidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yük akışı çalışmaları HUBE ve FACTS cihazları ile analiz ve işletim güç sistemlerinin temel bir aracı olarak kalır. Modelleme karmaşıklığı, her yeni dönüştürücü teknoloji ile artış sağlar, ancak temel ilkeler - lineer olmayan güç dengesi denklemlerini çözme - kontrol edilen enjeksiyonların temsilini sağlayan sinerjiler, değişken dürtülerin güvenilirliğini ve dönüştürücü denklemler, simülasyonlarının gerçek dünya davranışını yansıtmasını sağlar, gelişmiş iletim teknolojilerinin güvenli ve verimli bir şekilde entegrasyonunu sağlar. As gridler gelişmeye devam eder, doğru yük analizi ve esnek cihazlar arasındaki sinerjiyi geliştirirler.

Daha fazla okuma için, [FONTT:0)U.S. Enerji H999 genel bakışı , [[Dönetici:2) Güç akış çalışmaları üzerinde BilimDoğrusu [DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDÜ3) ve DNTS'nin güç sistemi simülasyonları için modellemesi için kılavuzu [FLT: 5).