負(fù)載效應(yīng)對(duì)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(shè)備被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是柔性交流輸電和高壓直流輸電設(shè)備。它們?cè)谶h(yuǎn)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(shù)，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(diào)制等技術(shù)，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(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與電網(wǎng)聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，其本身的可靠性以及電網(wǎng)對(duì)其可靠性的影響不容忽視?，F(xiàn)有柔性直流輸電

2、設(shè)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(yīng)變化的工作環(huán)境對(duì)電力電子器件可靠性的影響。本文將負(fù)載效應(yīng)引入柔性直流輸電換流閥的可靠性建模中，針對(duì)電壓與電流負(fù)載效應(yīng)的不同特性，提出了相應(yīng)的處理方法。同時(shí)，本文提出的電流負(fù)載等效模型計(jì)及變化的電網(wǎng)潮流對(duì)換流閥可靠性的影響，因此在對(duì)電流負(fù)載進(jìn)行等效時(shí)，需要進(jìn)行概率潮流的蒙特卡羅仿真計(jì)算。由于蒙特卡羅仿真計(jì)算量過大，本文提出并研究了擴(kuò)展拉

3、丁超立方采樣算法，提高計(jì)算效率，減小計(jì)算時(shí)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(shè)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(píng)估模型，采用表決系統(tǒng)模型，討論了換流閥冗余設(shè)置與可靠性指標(biāo)之間的量化關(guān)系;
　　 (2)針對(duì)現(xiàn)有恒定故障率下可靠性建模的不足，提出了基于負(fù)載效應(yīng)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(fù)載效應(yīng)的引入對(duì)可靠性

4、指標(biāo)的影響，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)換流閥的備件儲(chǔ)備策略進(jìn)行了研究計(jì)算;
　　 (3)針對(duì)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(cè)等值電路方程和二次函數(shù)擬合的換流站損耗計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上采用統(tǒng)一求解法進(jìn)行含VSC-HVDC的交直流混合潮流計(jì)算;
　　 (4)在現(xiàn)有VSC-HVDC穩(wěn)態(tài)潮流模型的基礎(chǔ)上，對(duì)含VSC-HVDC的電力系統(tǒng)概率潮流進(jìn)行計(jì)算分析，根據(jù)概率潮流的計(jì)算結(jié)果對(duì)變化的電流負(fù)載進(jìn)行等效計(jì)算，

5、獲得考慮電網(wǎng)潮流變化時(shí)的閥模塊可靠性模型;
　　 (5)針對(duì)現(xiàn)有拉丁超立方采樣技術(shù)的計(jì)算只能基于固定采樣數(shù)，無法在已有采樣點(diǎn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的不足，引入擴(kuò)展技術(shù)，形成了擴(kuò)展拉丁超立方采樣技術(shù);并在此基礎(chǔ)上研究了拉丁超立方采樣減小方差的機(jī)理;通過對(duì)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(duì)值作為拉丁超立方采樣的收斂判據(jù);
　　 （6)將擴(kuò)展拉丁超立方采樣技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)