負載效應對換流閥可靠性的影響及概率潮流仿真算法研究.pdf

1、近年來，大功率電力電子設備被廣泛應用到電力系統(tǒng)領域，特別是柔性交流輸電和高壓直流輸電設備。它們在遠距離大容量輸電、不同頻率聯(lián)網(wǎng)、提高交流電網(wǎng)的可控性和最大化電網(wǎng)的輸送能力等方面起著不可替代的作用。做為新一代的直流輸電技術，柔性直流輸電采用全控型電力電子器件、電壓源換流器和脈寬調制等技術，解決了傳統(tǒng)直流輸電存在的諸多問題。然而,由于電力電子設備結構復雜、與電網(wǎng)聯(lián)系緊密等特點，其本身的可靠性以及電網(wǎng)對其可靠性的影響不容忽視?，F(xiàn)有柔性直流輸電

2、設備的可靠性模型，尤其是換流閥等核心器件，尚不完善;基于恒定故障率和解析法的元件可靠性模型，很難完全反應變化的工作環(huán)境對電力電子器件可靠性的影響。本文將負載效應引入柔性直流輸電換流閥的可靠性建模中，針對電壓與電流負載效應的不同特性，提出了相應的處理方法。同時，本文提出的電流負載等效模型計及變化的電網(wǎng)潮流對換流閥可靠性的影響，因此在對電流負載進行等效時，需要進行概率潮流的蒙特卡羅仿真計算。由于蒙特卡羅仿真計算量過大，本文提出并研究了擴展拉

3、丁超立方采樣算法，提高計算效率，減小計算時間。
　　 本文圍繞以上問題，做了以下研究工作:
　　 (1)基于電力電子設備可靠性研究理論，提出了柔性直流輸電換流閥的可靠性評估模型，采用表決系統(tǒng)模型，討論了換流閥冗余設置與可靠性指標之間的量化關系;
　　 (2)針對現(xiàn)有恒定故障率下可靠性建模的不足，提出了基于負載效應的換流閥可靠性模型，采用蒙特卡羅仿真求解;從不可修和可修兩類模型的角度分析了電壓負載效應的引入對可靠性

4、指標的影響，并以此為基礎，對換流閥的備件儲備策略進行了研究計算;
　　 (3)針對現(xiàn)有VSC-HVDC換流站穩(wěn)態(tài)模型的不足，引入了一般形式的交流側等值電路方程和二次函數(shù)擬合的換流站損耗計算模型，在此基礎上采用統(tǒng)一求解法進行含VSC-HVDC的交直流混合潮流計算;
　　 (4)在現(xiàn)有VSC-HVDC穩(wěn)態(tài)潮流模型的基礎上，對含VSC-HVDC的電力系統(tǒng)概率潮流進行計算分析，根據(jù)概率潮流的計算結果對變化的電流負載進行等效計算，

5、獲得考慮電網(wǎng)潮流變化時的閥模塊可靠性模型;
　　 (5)針對現(xiàn)有拉丁超立方采樣技術的計算只能基于固定采樣數(shù)，無法在已有采樣點的基礎上擴展的不足，引入擴展技術，形成了擴展拉丁超立方采樣技術;并在此基礎上研究了拉丁超立方采樣減小方差的機理;通過對現(xiàn)有誤差分析和收斂判據(jù)工具的研究，指出方差系數(shù)不能作為收斂判據(jù)，提出了以輸出變量數(shù)字特征變化的相對值作為拉丁超立方采樣的收斂判據(jù);
　　 （6)將擴展拉丁超立方采樣技術應用于電力系統(tǒng)