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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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增强的可用传输能力使用事实设备和操作汽车电力系统的经济评价

j . Namratha马诺1,J.Amarnath2
  1. 研究学者、电气电子工程系JNTU、海得拉巴,印度
  2. 教授,电气电子工程系,JNTU、海得拉巴,印度
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文摘

介绍了晶闸管控制的串联补偿器实现灵活交流输电系统设备,优化可用传输能力。优化的目标是找到最好的位置给定的事实设备损失最小化。电力系统设备的成功应用不仅需要考虑技术可行性,还经济可行性。IEEE 30-Bus测试研究电力系统被认为是。技术研究的目的是通过实现TCSC事实设备,减少损失和经济的目标是确定应用TCSC的成本效益。

关键字
晶闸管控制的串联补偿器,灵活交流输电系统技术目标、经济目标、成本——收益。

介绍
电力需求的增长,电力产业的重组,不同方法的发电、输电和配电以及竞争激烈的市场需求[1]系统方法有效且高效的电力系统管理。电力系统管理的目标是我)框架的当前和未来的角度来看,与基础来自过去的历史业绩,ii)的目标分为两大类,以满足不断增长的电力需求在数量和质量方面。第一类目标是技术目标,第二类是经济和金融目标。技术的目标是提供电力不断在额定电压和频率向所有的客户。优化技术客观一些次优的目标框架取决于负载的类型等几个因素和社会经济因素。可用的一些次优的目标是提高传输能力(ATC),增加线流的输电线路和减少损失。
根据NERC的报告(1995)[2],转移能力是指传输系统能够可靠地将权力从一个领域转移到另一个对所有给定的系统条件下这些地区之间的传输路径。ATC的数学定义中给出的报告NERC(1996)[3]是„。总传输能力(TTC)更少的传输可靠性保证金(TRM),更少的和现有的承诺,传播能力受益保证金(CBM)”:
ATC = TTC−TRM−现有传输(包括煤层气)的承诺。(1.0)
TTC指电力的最大数量,可以通过传输系统传输在不违反系统安全约束。ATC计算的准确性很大程度上取决于可用的网络数据的准确性,负荷预测,估计未来能源交易。
事实是由IEEE定义为“基于电力电子系统和其他静态设备提供一个或多个交流传动系统参数的控制来提高可控性,提高电力传输能力。”[4]事实技术包括电子设备与实时操作控制。研究广泛决定进行技术方面的事实,如位置、大小和数量的事实设备被安装在一个电力系统的性能优化。
任何系统或设备的实现涉及到财务。系统规划者必须考虑各种选择和他们必须做出决定基于技术和成本的考虑。
本文旨在进行研究与我)技术的目标确定最优位置的事实设备减少损失和增强的可用传输能力和ii)的经济目标确定事实设备的投资成本。
本文的其余部分组织如下:第二节相关的工作,第三部分可用传输能力,第四节事实设备,事实TCSC装置的V数学建模部分,第六部分提出方法,第七部分案例研究,第九部分八世结果与讨论部分的结论。

相关工作
几项研究已经进行快速、准确的测定可用传输能力和增强应用程序的事实设备。事实设备的位置是一个重要因素优化电力系统的性能。传输网络的一个主要后果的非歧视性的开放获取的需求大幅增加,电力传输,需要足够的可用传输能力(ATC),确保所有交易经济。本文在研究报告提出了增强的ATC活跃的输电损失最小化的目的和使用TCSC装置的事实。研究者提出的计算ATC使用交流电源转移分布因子(ACPTDF) [5] - [7]。评估ATC的新方法在竞争环境中提出了在先前的研究[8],[9]。Manikandan出版社。[1]采用粒子群优化(PSO)算法来获取事实的最佳设置设备。安装成本也计算。这项研究已经在IEEE 30日进行总线和IEEE 118总线系统为选定的双边、多边和区域明智的交易和确定ATC与事实有相当大的提升设备。 Jigar S.Sarda et. al. [10] have presented a novel method for optimal location of FACTS devices in a multi machine power system using Genetic Algorithm(GA).Using the proposed method, the location of FACTS controllers, their type and rated values were optimized simultaneously. The proposed algorithm has been applied to IEEE-30 bus system and results proved that there is considerable decrease in losses and increase in power flow.

可用传输能力(ATC)
最大的权力,可以从一个领域转移到另一个领域被称为转移能力[11]。1996年,北美电力可靠性委员会(NERC)建立了一个框架,可用传输能力(ATC)的定义和评估。根据NERC定义,ATC是两点之间剩下的转移能力超越已经投入使用(NERC, 1996)。ATC值给出了两点之间:
ATC = TTC - TRM煤层气等(1)
TTC全转移能力,TRM是传输可靠性,煤层气是保证金等能力好处是现有传输包括客户服务相同的两点之间的承诺。
根据NERC方程1中定义,工具必须充分确定atc服役时确保系统可靠性维护广泛的传播事务。必须计算ATC,更新和报告连续加载服务实体(LSE)在正常和应急情况。下面的ATC计算必须湾所有原则:
1。提供逻辑转移能力和可靠的迹象。
2。识别时变条件下,同步权力转移,平行流。
3所示。考虑到依赖注入点/提取。
4所示。考虑到区域协调。
5。覆盖了NERC和其他组织系统可靠性标准和指南。
6。协调合理的传输系统中不确定性条件并提供灵活性。
操作研究通常寻求确定限制由于以下类型的问题:
1。热过载限制
2。电压稳定极限
3所示。电压限制
4所示。电力限制
5。无功功率产生的限制
6。负载功率限制

事实设备
灵活交流输电系统(事实)[12][13]包含电力电子和其他静态控制器来提高可控性,提高电力传输能力。电力电子和其他静态控制器的意义是,他们有很高的响应速度和数量是没有限制的操作。事实控制器可以动态地控制线路阻抗,线路电压和无功功率流和活跃。他们可以吸收或供给无功功率和存储它们能供应和吸收有功功率。事实技术允许几乎完全利用元素的限制和传播的能力提供了不同类型的设备,可以在实时定向能力。事实设备在三种方式分类:
1。基于技术的第一代和第二代
2。基于连接到交流电源系统的方式塞里斯聚酯纤维和分流
3所示。Basedd在他们控制的参数
这些分类是独立的,例如,现有设备的第一分类可以属于不同组的第二个分类。
表我列出了几种类型的事实设备模型。[14]。各种事实设备的应用作为纠正措施解决电力系统出现的问题,提供在表二世。
图像
SVC =静态无功补偿器TCSC =晶闸管控制串联电容器
STATCOM =静态补偿器UPFC =统一潮流控制器
利用事实设备的好处
更好的利用现有传输系统资产
增加了传输系统的可靠性和可用性
·增加动态和电网暂态稳定和减少循环流动
·敏感行业的供应质量增加
·环境效益
图像
图像
SCCL =超导限流器
TCPAR =相角调节器控制的晶闸管

数学建模的TCSC装置的事实
TCSC控制器使用可控硅控制电抗器(TCR)与电容器串联电容器银行的部分。TCSC,第一代的事实,可以通过引入控制线路阻抗与传输线晶闸管控制串联电容器。TCSC是一系列控制容抗能提供连续的控制权力的ac线广泛。TCSC的功能可以通过分析理解的行为变量与固定电容器串联的电感器。TCSC是一种有效的、经济的手段解决问题暂态稳定的动态稳定性、稳态长输电线路的稳定和电压稳定。
对于静态应用程序,事实设备可以被注入功率建模模型(PIM) [15]。注射模型描述事实作为一个装置,注入一定量的活跃和节点无功功率,这事实设备作为PQ元素表示。PIM不破坏的对称特性导纳矩阵,并允许高效和方便的事实设备集成到现有的电力系统分析工具。这是PIM的主要优势。
在稳态条件下,TCSC可以作为电容或者电感模式,分别减少或增加分支的阻抗。TCSC建模与变量串联电抗。它的值是函数[16]的电抗,XL,设备所在地。TCSC的上限和下限电抗在方程(2)。
0.8 XL≤X≤0.2 XL (2)
图像
在图,它显示了传输线的模型与TCSC连接之间的巴士i和j。输电线路等效参数集总π为代表的两辆公共汽车之间的连接和TCSC可变电抗。

建议的方法
拟议的方法来研究使用事实设备可用传输能力的增强和研究事实的经济学有两个阶段:
阶段1:技术目标阶段
第二阶段:经济分析阶段

技术目标阶段
技术的目标是确定最优位置的事实设备真正减少功率损耗,从而提高电力系统的可用传输能力。放置的客观事实设备减少实权损失[17][18]。事实的标准放置装置的线路最大有功功率(MW)损失[19]。数学陈述:
目标函数
最小化ΣPLi (3)
PLi =功率损耗在我行:i = 1…n和“n”是没有的。行
在求解优化问题时,功率平衡方程作为等式约束。的功率平衡方程,
ΣPG =ΣPD +ΣPLi . .(4)
ΣPG =总发电
ΣPD =总功率需求
ΣPLi =总功率损失
功率流方程是:
图像
在哪里
Pk =真正的力量注入at总线k
Qk =无功功率注入at总线k
ƟkƟj =阶段角度分别为公交车k和j。
Vk Vj =电压大小分别为总线k和j。
Gkj Bkj = Y-bus矩阵的元素
经济目标阶段
经济分析的目的是确定TCSC事实设备的成本。主要事实设备成本的范围提出了西门子公司(Siemens AG)数据库[20]。在此基础上,一个多项式导出事实设备的成本函数和用于事实分配研究中使用[21][22]。TCSC的成本函数是由方程(7)。
图像
CTCSC TCSC的成本是在美元/千乏和S是兆乏TCSC的操作范围。和年度资本成本的事实可以发现:美元/年
图像
图像
和Q2和Q1的无功功率流动线后,在安装之前事实设备分别在兆乏。
TCSC的成本不同的操作范围”TCSC的计算按方程7。选择的范围从5兆乏750兆乏。范围已经分为两组:
低操作范围:5兆乏95兆乏
操作范围:100兆乏750兆乏
的图„TCSC运行范围和美元/千乏的TCSC成本低操作范围是高图二世和操作范围是图3。从曲线图可以看出,TCSC的最佳工作范围是在225年兆乏- 275兆乏。
TCSC运行范围和成本美元/千乏
图像
在第二图中,它显示了TCSC的图像操作范围和成本美元/千乏。这张图是低操作范围高达95兆乏。
图像
在图3,它显示了TCSC的图像操作范围和成本美元/千乏。上面这张图是高操作范围从95至750兆乏兆乏. .

案例研究
VII.1阶段1:技术分析
该方法应用于IEEE 30破产制度。研究的步骤是:
1。准备一行图的系统研究。
30母线系统的单行图如图4所示。系统参数配置在表3。
2。运行基本情况的最优潮流(OPF)算法来获取基本情况的结果。
3所示。从基本情况结果确定分支最大实际功率损失。在这个案例研究中确定的五个分支之间公共汽车1 - 3、2 - 4、2 - 6,24 - 25日和25日至27日最大MW损失。
4所示。TCSC被放置在这些行。OPF TCSC放置后执行。表4给出了线之前和之后的损失将TCSC事实设备放置在选定的行步骤3。
5。TCSC和之后的结果而不会将放置TCSC的比较和分析。结果的分析揭示了一个真正的减少功率损耗与TCSC的9.4%。
图V描述了损失30-Bus测试系统之前和之后的所有行TCSC。
图像
在图4,它显示了一行图IEEE 30的总线测试系统。一行图的图示显示了互联的电力系统输电线路的公交车的分支机构,以及各种汽车发电机和负荷。
图像
图像
VII.2阶段2:经济分析案例研究阶段
在技术分析阶段的大小、数量和TCSC的位置已经确定。在第二阶段,也就是经济分析阶段TCSC的成本计算方程6、7和8。线路上的无功功率,确定TCSC放置与TCSC系统(Q1)和没有TCSC (Q2)。S的价值计算,应用于方程6确定TCSC的成本。TCSC的年度成本是计算方程7。
成本计算的细节提出在表V。
图像
图像
图像
无花果。V,它显示的图像损失的树枝IEEE 30 -总线在瓦电力系统,设备和事实设备没有事实。系统中有41个分支机构。一个分支是一个输电线路连接两个公交车。x轴表示分支数和轴相应的损失在瓦分支。红色的图形是图形没有事实与事实设备。设备和绿色的图从图中观察到的,有一个事实设备减少损失。
图像
五TCSC的总成本将被确定为077万美元/兆乏。
图像
图六世。年收入在不同TCSC利用率的因素
第六图,它显示了TCSC的年度收入变化投资复苏,当TCSC的平均利用率是改变。从第六图可以清楚地确定为30母线系统研究,投资5 TCSC装置可以实现在5年内有45%的利用率。同样考虑10年的评估阶段可以实现28%的利用率。

结果与讨论
30总线测试系统被认为是研究。技术客观的结果显示与TCSC的减少损失。经济分析表明TCSC的投资成本和它的实现率。

结论
事实设备被证明是一种有效的方法减少损失。TCSC的有效性证明在30 -总线IEEE电力系统。论文的主要结论是:1)收敛的时间更少。(二)事实设备的位置可以减轻真正的功率损耗。iii)的简单和直接的方法将TCSC线路有最大的功率损耗在损失反证法已经证明有效的结果。(四)TCSC装置的事实已经证明技术和经济效益。

引用