本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法，屬于電力系統(tǒng)仿真
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展和不斷擴(kuò)大，輸配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電網(wǎng)潮流控制的靈活性也越來(lái)越重要。潮流控制器是實(shí)現(xiàn)靈活交流輸配電的重要手段，而旋轉(zhuǎn)潮流控制器(RotaryPowerFlowController,簡(jiǎn)稱為RPFC)則是其中的重要組成環(huán)節(jié)之一。RPFC的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中包括串聯(lián)變壓器Tse、并聯(lián)變壓器Tsh，以及RPST1(第一旋轉(zhuǎn)移相變壓器)和RPST2(第二旋轉(zhuǎn)移相變壓器)。旋轉(zhuǎn)移相變壓器(RotaryPhaseShiftingTransformer，簡(jiǎn)稱為RPST)是旋轉(zhuǎn)潮流控制器的核心部件，也是旋轉(zhuǎn)部件之一。RPST1和RPST2的定子繞組串聯(lián)，接至串聯(lián)變壓器的原邊，串聯(lián)變壓器的副邊則串聯(lián)接入輸電線路；RPST1和RPST2的轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)，接至并聯(lián)變壓器的副邊，并聯(lián)變壓器的原邊則并聯(lián)接入輸電線路。圖中，為RPFC所在線路的送端母線電壓，為該線路的受端母線電壓，ZL為線路阻抗；為RPFC注入線路的補(bǔ)償電壓，則為經(jīng)RPFC補(bǔ)償后的送端電壓；ω1和ω2分別為RPST1和RPST2轉(zhuǎn)子的電角速度，α1和α2分別為RPST1和RPST2轉(zhuǎn)子的電角度。經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)潮流控制器可以對(duì)RPFC所在線路的送端母線電壓進(jìn)行變壓處理，之后將經(jīng)RPFC補(bǔ)償后的送端電壓輸送到線路。但是，RPFC的本身比較復(fù)雜，在某些電力系統(tǒng)仿真軟件(比如常用的BPA、PSASP等)中建立RPFC模型庫(kù)元件，開(kāi)展含RPFC的電力系統(tǒng)的各種分析研究相對(duì)難度較大，所以通過(guò)RPFC建模來(lái)降低RPFC的復(fù)雜度十分必要。對(duì)于RPFC建模方法來(lái)說(shuō)，尤其是考慮不對(duì)稱條件下的RPFC建模方法，尚無(wú)相關(guān)的研究成果。為了便于對(duì)含有RPFC的輸電線路進(jìn)行故障分析，有必要深入研究RPFC的三序相量等效模型。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法，包括如下步驟：S1，根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；S2，根據(jù)三序相量中正序、負(fù)序、零序的定義，為RPFC建立等效電路，將RPFC的等效電路進(jìn)行簡(jiǎn)化創(chuàng)建RPFC的等值模型；S3，根據(jù)RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和等值模型得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗；共同組成RPFC的三序相量的等效模型。其中較優(yōu)地，在步驟S1中，根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，包括如下步驟：S11，創(chuàng)建RPFC的單相等值電路；S12，根據(jù)簡(jiǎn)化的RPFC的模型以及RPFC的單相等值電路，獲得三相等值電路中電壓、電流關(guān)系，創(chuàng)建RPFC的電壓方程和電流方程；S13，根據(jù)RPFC的第一旋轉(zhuǎn)移相變壓器和第二旋轉(zhuǎn)移相變壓器，創(chuàng)建RPFC的運(yùn)動(dòng)方程；S14，將RPFC的電壓方程、電流方程與運(yùn)動(dòng)方程聯(lián)立，得到RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中較優(yōu)地，在步驟S2中，RPFC建立的等效電路包括正序等效電路、負(fù)序等效電路和零序等效電路。其中較優(yōu)地，在RPFC的零序等效電路中，轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有零序電流流通，定子繞組中存在零序電流通路，單相零序等效電路與正序等效電路和負(fù)序等效電路相同。其中較優(yōu)地，在步驟S2中，將RPFC的等效電路進(jìn)行簡(jiǎn)化創(chuàng)建RPFC的等值模型，包括創(chuàng)建正序等值模型、負(fù)序等值模型和零序等值模型；其中較優(yōu)地，創(chuàng)建正序等值模型、負(fù)序等值模型包括如下步驟：將RPFC的等效電路中并聯(lián)變壓器所在的支路等效為并聯(lián)的電流源；將RPFC的等效電路中串聯(lián)變壓器所在支路的所有阻抗合并起來(lái)可等效為一個(gè)串聯(lián)阻抗；得到RPFC的正序等值模型和負(fù)序等值模型。本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法，通過(guò)建立RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和等效模型，得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗；共同組成RPFC的三序相量的等效模型。該方法建立的RPFC的三序相量的等效模型準(zhǔn)確度較高，可以有效地降低RPFC的復(fù)雜度，便于對(duì)含有RPFC的輸電線路進(jìn)行故障分析。附圖說(shuō)明圖1為現(xiàn)有的RPFC的典型結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的RPFC的等效建模方法的流程圖；圖3為本發(fā)明所提供的RPFC的單相等值電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所提供的RPFC正序模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所提供的RPFC正序等值模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明所提供的RPFC負(fù)序模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明所提供的RPFC負(fù)序等值模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明所提供的RPFC零序模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明所提供的RPFC零序等值模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為負(fù)載發(fā)生單相短路故障時(shí)，RPFC的實(shí)際模型與等效模型RPFC輸出補(bǔ)償電壓的對(duì)比結(jié)果展示圖；圖11為負(fù)載發(fā)生單相短路故障時(shí)，RPFC的實(shí)際模型與等效模型RPFC并聯(lián)支路電流的對(duì)比結(jié)果展示圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)具體的說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法，具體包括如下步驟：首先，根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；然后，根據(jù)三序相量中正序、負(fù)序、零序的定義，為RPFC建立等效電路，根據(jù)RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型；最后，根據(jù)RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和等值模型得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗；RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗共同組成RPFC的三序相量的等效模型。下面對(duì)這一過(guò)程做詳細(xì)具體的說(shuō)明。S1，根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。RPFC中的RPST在本質(zhì)上與繞線異步電機(jī)相同，可以按照異步電機(jī)慣例，做如下假設(shè)：1)定子、轉(zhuǎn)子三相繞組結(jié)構(gòu)完全相同，分別互相對(duì)稱；2)定子、轉(zhuǎn)子鐵芯同軸且表面光滑，忽略齒槽效應(yīng)；3)定子、轉(zhuǎn)子繞組各相電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中呈正弦分布；4)磁路是線性的，且沒(méi)有磁滯和渦流損耗。以上假設(shè)能夠簡(jiǎn)化RPFC的建模，且不影響在工頻頻段的準(zhǔn)確性。根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，具體包括如下步驟：S11，創(chuàng)建RPFC的單相等值電路。根據(jù)RPFC的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建RPFC的單相等值電路。其中，并聯(lián)變壓器、串聯(lián)變壓器、RPST1和RPST2均等效為一個(gè)理想變壓器，且理想變壓器副邊的端1與一個(gè)電阻和一個(gè)電抗相依次串聯(lián)。并聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1接至輸電線路，端2接地；RPST1和RPST2的等效理想變壓器的原邊并聯(lián)后，端1接至并聯(lián)變壓器的等效電抗，端2接至并聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端2；RPST1的等效電抗接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1，RPST1等效理想變壓器副邊的端2接至RPST2的等效電抗，RPST2等效理想變壓器副邊的端2接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端2；輸電線路的一側(cè)與串聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端1相連，另一側(cè)與串聯(lián)變壓器的等效電抗相連。以A相為例，RPFC的單相等值電路如圖3所示。其中，并聯(lián)變壓器的變比為ksh，并聯(lián)變壓器的等值電阻為Rsh，并聯(lián)變壓器的等值電抗為L(zhǎng)sh；串聯(lián)變壓器的變比為kse，串聯(lián)變壓器的等值電阻為Rse，串聯(lián)變壓器的等值電抗為L(zhǎng)se；RPST的變比為krpst，RPST的等值電阻為Rrpst，RPST的等值電抗為L(zhǎng)rpst。S12，根據(jù)簡(jiǎn)化RPFC的模型以及RPFC的單相等值電路，獲得三相等值電路中電壓、電流關(guān)系，創(chuàng)建RPFC的電壓方程和電流方程。前已述及，RPFC中的RPST在本質(zhì)上與繞線異步電機(jī)相同，在本發(fā)明中，按照異步電機(jī)慣例，假設(shè)：定子、轉(zhuǎn)子三相繞組結(jié)構(gòu)完全相同，分別互相對(duì)稱；定子、轉(zhuǎn)子繞組各相電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中呈正弦分布；磁路是線性的，且沒(méi)有磁滯和渦流損耗。以上假設(shè)能夠簡(jiǎn)化RPFC的建模，且不影響在工頻頻段的準(zhǔn)確性?？紤]三相時(shí)，其電壓、電流等變量則為3×1的列向量，其等值電感和互感則構(gòu)成3×3的矩陣。RPST1和RPST2的定子繞組是串聯(lián)的，因此二者的電流列向量相同，記為ist：ist＝[istAistBistC]RPST1和RPST2的轉(zhuǎn)子繞組是并聯(lián)的，因此二者的轉(zhuǎn)子電壓列向量也相同，記為urt：urt＝[urtAurtBurtC]對(duì)于RPST1，定子側(cè)電感參數(shù)矩陣記為L(zhǎng)s1：轉(zhuǎn)子側(cè)電感參數(shù)矩陣為L(zhǎng)r1：定轉(zhuǎn)子互感參數(shù)矩陣為L(zhǎng)sr1：定子電壓列向量記為ust1：ust1＝[ustA1ustB1ustC1]轉(zhuǎn)子電流列向量記為irt1：irt1＝[irtA1irtB1irtC1]對(duì)于RPST2，定子側(cè)電感參數(shù)矩陣記為L(zhǎng)s2：轉(zhuǎn)子側(cè)電感參數(shù)矩陣為L(zhǎng)r2：定轉(zhuǎn)子互感參數(shù)矩陣為L(zhǎng)sr2：定子電壓列向量記為ust2：ust2＝[ustA2ustB2ustC2]轉(zhuǎn)子電流列向量記為irt2：irt2＝[irtA2irtB2irtC2]RPFC注入線路的補(bǔ)償電壓列向量記為uc：uc＝[ucAucBucC]RPFC串聯(lián)支路的電流列向量記為ise：ise＝[iseAiseBiseC]并聯(lián)支路的電流列向量記為ish：ish＝[ishAishBishC]于是，RPFC的電壓和電流方程可寫為：電壓方程：電流方程：S13，根據(jù)RPFC的核心部件：第一旋轉(zhuǎn)移相變壓器和第二旋轉(zhuǎn)移相變壓器，創(chuàng)建RPFC的運(yùn)動(dòng)方程。在電壓方程中，ω1和ω2分別為RPST1和RPST2的轉(zhuǎn)子角速度。轉(zhuǎn)子角速度列向量可記為：ω＝[ω1ω2]此外，對(duì)于RPST1和RPST2，將其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的列向量記為J：J＝[J1J2]轉(zhuǎn)子位置角度列向量記為α：α＝[α1α2]轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相量記為TD：TD＝[TD1TD2]電磁轉(zhuǎn)矩相量記為Te：Te＝[Te1Te2]那么RPFC的運(yùn)動(dòng)方程為：S14，將RPFC的電壓方程方程組(1)、電流方程方程組(2)與運(yùn)動(dòng)方程方程組(3)聯(lián)立，得到RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。聯(lián)立(1)、(2)、(3)三個(gè)方程組，則為RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。S2，根據(jù)三序相量中正序、負(fù)序、零序的定義，為RPFC建立等效電路，根據(jù)RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型。根據(jù)正序、負(fù)序、零序的定義，為RPFC建立等效電路。RPFC建立的等效電路包括正序等效電路、負(fù)序等效電路和零序等效電路。其中，RPFC的正序等效電路如圖4所示，下標(biāo)“1”表示正序相量。其中，并聯(lián)變壓器、串聯(lián)變壓器、RPST1和RPST2均等效為一個(gè)理想變壓器，且理想變壓器副邊的端1與一個(gè)電阻和一個(gè)電抗相依次串聯(lián)。并聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1接至輸電線路，端2接地；RPST1和RPST2的等效理想變壓器的原邊并聯(lián)后，端1接至并聯(lián)變壓器的等效電抗，端2接至并聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端2；RPST1的等效電抗接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1，RPST1等效理想變壓器副邊的端2接至RPST2的等效電抗，RPST2等效理想變壓器副邊的端2接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端2；輸電線路的一側(cè)與串聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端1相連，另一側(cè)與串聯(lián)變壓器的等效電抗相連。RPFC的負(fù)序等效電路如圖6所示，下標(biāo)“2”表示負(fù)序相量。其中，并聯(lián)變壓器、串聯(lián)變壓器、RPST1和RPST2均等效為一個(gè)理想變壓器，且理想變壓器副邊的端1與一個(gè)電阻和一個(gè)電抗相依次串聯(lián)。并聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1接至輸電線路，端2接地；RPST1和RPST2的等效理想變壓器的原邊并聯(lián)后，端1接至并聯(lián)變壓器的等效電抗，端2接至并聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端2；RPST1的等效電抗接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端1，RPST1等效理想變壓器副邊的端2接至RPST2的等效電抗，RPST2等效理想變壓器副邊的端2接至串聯(lián)變壓器等效理想變壓器原邊的端2；輸電線路的一側(cè)與串聯(lián)變壓器等效理想變壓器副邊的端1相連，另一側(cè)與串聯(lián)變壓器的等效電抗相連。根據(jù)RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型，具體包括如下處理過(guò)程：在圖4和圖6中，將RPFC的等效電路中并聯(lián)變壓器所在的支路等效為并聯(lián)的電流源，正序等效電路中用Ish1表示，負(fù)序等效電路中用Ish2表示；將RPFC的等效電路中串聯(lián)變壓器所在支路的所有阻抗合并起來(lái)可等效為一個(gè)串聯(lián)阻抗，由于正序等效電路、負(fù)序等效電路中的阻抗值相同，故統(tǒng)一用Zrpfc表示。于是，得到RPFC的正序等值模型和負(fù)序等值模型，分別如圖5和圖7所示。根據(jù)RPFC的正序等值模型和負(fù)序等值模型得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序分量和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型中的阻抗的過(guò)程，在后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)于RPFC的零序等效電路，考慮并聯(lián)變壓器采用Y0/Y接線方式，其單相零序等效電路中一次側(cè)與二次側(cè)斷開(kāi)，同時(shí)考慮到變壓器勵(lì)磁阻抗很大，因此可以認(rèn)為變壓器一次側(cè)開(kāi)路。由于RPFC轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)接到并聯(lián)變壓器二次側(cè)，因此轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有零序電流流通。串聯(lián)變壓器為三個(gè)單相變壓器組成，因此其單相零序等效電路與正序等效電路和負(fù)序等效電路相同。由于RPFC兩個(gè)定子繞組串聯(lián)后接到串聯(lián)變壓器二次側(cè)，因此定子繞組中存在零序電流通路。三相基頻分量在定子三相繞組中均產(chǎn)生以該相繞組軸線為中心按余弦分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)。只考慮基波磁動(dòng)勢(shì)，則有其中，fA、fB、fC分別表示三相基波磁動(dòng)勢(shì)，F(xiàn)為基波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值，ω為脈振角頻率，α為相對(duì)于A相繞組軸線的空間電角度。三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)為可見(jiàn)，由于定子三相繞組空間對(duì)稱，因此三相零序磁場(chǎng)在空間形成的合成磁場(chǎng)為0，所以只能形成各相定子繞組的漏磁通。因而，RPFC的零序單相等效電路如圖8所示。其中，串聯(lián)變壓器等效為一個(gè)理想變壓器，且等效理想變壓器副邊的端1與輸電線路的一側(cè)相連，端2與一個(gè)等效電阻和一個(gè)等效電抗以及輸電線路的另一側(cè)依次串聯(lián)；RPST1和RPST2的等效電阻和等效電感依次串聯(lián)，并接于等效理想并聯(lián)變壓器原邊的端1和端2之間。根據(jù)上述RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型的過(guò)程，將零序單相等效電路轉(zhuǎn)化成零序等值模型，如圖9所示。根據(jù)零序等值模型，獲得零序等值模型中的阻抗的過(guò)程在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。S3，根據(jù)RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和等值模型得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序分量和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗；RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗共同組成RPFC的三序相量的等效模型。RPFC建立的等效電路包括正序等效電路、負(fù)序等效電路和零序等效電路。根據(jù)RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型，將圖4所示的正序等效電路和圖6中所示的負(fù)序等效電路轉(zhuǎn)換成圖5和圖7所示的RPFC的正序等值模型和負(fù)序等值模型。圖5和圖7中，下標(biāo)1表示正序，下標(biāo)2表示負(fù)序；其中等效電流源的端1接至輸電線路，端2接地；等效電壓源的端1與輸電線路的一側(cè)相連，端2與等效總阻抗的端1相連，等效總阻抗的端2與輸電線路的另一側(cè)相連。根據(jù)正序等值模型和RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序分量為：其中，為正序等值模型中RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓，krpfc為RPFC的變比，α1和α2分別為第一旋轉(zhuǎn)移相變壓器和第二旋轉(zhuǎn)移相變壓器的轉(zhuǎn)子的電角度，為RPFC所在正序等值模型中線路的送端電壓，Zrpfc為正序等值模型和負(fù)序等值模型中的阻抗，為正序等值模型中RPFC串聯(lián)支路的電流列向量，正序等效模型中并聯(lián)的電流源，j為復(fù)數(shù)的虛部算子。根據(jù)負(fù)序等值模型和RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的負(fù)序分量為：其中，為負(fù)序等值模型中RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓，krpfc為RPFC的變比，α1和α2分別為第一旋轉(zhuǎn)移相變壓器和第二旋轉(zhuǎn)移相變壓器的轉(zhuǎn)子的電角度，為RPFC所在負(fù)序等值模型中線路的送端電壓，Zrpfc為正序等值模型和負(fù)序等值模型中的阻抗，為負(fù)序等值模型中RPFC串聯(lián)支路的電流列向量，負(fù)序等效模型中并聯(lián)的電流源，j為復(fù)數(shù)的虛部算子。其中，RPFC的變比krpfc可用如下公式計(jì)算：krpst為旋轉(zhuǎn)移相變壓器的變比，ksh為并聯(lián)變壓器的變比，kse為串聯(lián)變壓器的變比。在將正序等效電路和負(fù)序等效電路轉(zhuǎn)換成正序等值模型和負(fù)序等值模型時(shí)，并聯(lián)變壓器所在的支路可等效為并聯(lián)的電流源，正序等效模型中用Ish1表示，負(fù)序等效模型中用Ish2表示；串聯(lián)變壓器所在支路的所有阻抗合并起來(lái)可等效為一個(gè)串聯(lián)阻抗，由于正序等效模型、負(fù)序等效模型中的阻抗值相同，故統(tǒng)一用Zrpfc表示。正序等效模型、負(fù)序等效模型中的阻抗可用如下公式計(jì)算：其中，Rsh為并聯(lián)變壓器的等值電阻，Lsh為并聯(lián)變壓器的等值電抗，Rrpst為RPST的等值電阻，Lrpst為RPST的等值電抗，Rse為串聯(lián)變壓器的等值電阻，Lse為串聯(lián)變壓器的等值電抗，j為復(fù)數(shù)的虛部算子。對(duì)于RPFC的零序等效電路，轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有零序電流流通。串聯(lián)變壓器為三個(gè)單相變壓器組成，因此其單相零序等效電路與正序和負(fù)序等效電路相同。由于RPFC兩個(gè)定子繞組串聯(lián)后接到串聯(lián)變壓器二次側(cè)，因此定子繞組中存在零序電流通路。三相基頻分量在定子三相繞組中均產(chǎn)生以該相繞組軸線為中心按余弦分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)。只考慮基波磁動(dòng)勢(shì)，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)為0?？梢?jiàn)，由于定子三相繞組空間對(duì)稱，因此三相零序磁場(chǎng)在空間形成的合成磁場(chǎng)為0，所以只能形成各相定子繞組的漏磁通。因而，RPFC的零序單相等效電路如圖8所示。根據(jù)上述RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型的過(guò)程，將零序單相等效電路轉(zhuǎn)化成零序等值模型，如圖9所示。在圖9中，下標(biāo)0表示零序，等效總阻抗串聯(lián)在輸電線路之中。此時(shí)，串聯(lián)變壓器一次側(cè)的零序電壓為變壓器和RPFC定子繞組產(chǎn)生的漏抗電壓，并聯(lián)支路可以認(rèn)為沒(méi)有零序電流流通。從串聯(lián)變壓器一次側(cè)看進(jìn)去的零序等值模型中的阻抗為：其中，kse為串聯(lián)變壓器的變比，Rrpst為RPST的等值電阻，Lrpst為RPST的等值電抗，Rse為串聯(lián)變壓器的等值電阻，Lse為串聯(lián)變壓器的等值電抗。聯(lián)立上述的(4)～(8)式，則為RPFC的三序相量的等效模型。之后，發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)RPFC等效模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。在電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD中搭建RPFC的實(shí)際模型，并以該模型的仿真結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)RPFC等效模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。RPFC裝置的參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)分別如下表1和表2所示；設(shè)定α1＝30°、α2＝60°，分別對(duì)不同工況進(jìn)行仿真對(duì)比。表1RPFC裝置參數(shù)設(shè)置表物理量數(shù)值系統(tǒng)電壓/kV220∠0°負(fù)載/Ω50+j25頻率/Hz50表2RPFC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置表(1)負(fù)載變化時(shí)的仿真RPFC初始負(fù)載為50+j25Ω，在1s時(shí)三相負(fù)載變?yōu)?0+j5Ω，仿真結(jié)果為：等效模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓、RPFC并聯(lián)支路電流的曲線與實(shí)際模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓、RPFC并聯(lián)支路電流的曲線完全吻合。(2)負(fù)載發(fā)生三相短路故障時(shí)的仿真RPFC初始負(fù)載為50+j25Ω，在1s時(shí)負(fù)載側(cè)發(fā)生三相短路接地故障，持續(xù)0.2s后負(fù)載恢復(fù)為50+j25Ω，仿真結(jié)果為：等效模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓、RPFC并聯(lián)支路電流的曲線與實(shí)際模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓、RPFC并聯(lián)支路電流的曲線完全吻合。(3)負(fù)載發(fā)生單相短路故障時(shí)的仿真RPFC初始負(fù)載為50+j25Ω，在1s時(shí)負(fù)載側(cè)A相發(fā)生單相短路接地故障，持續(xù)0.2s后負(fù)載恢復(fù)為50+j25Ω，仿真結(jié)果分別如圖10和圖11所示。其中，圖10為負(fù)載發(fā)生單相短路故障時(shí)，RPFC的等效模型與實(shí)際模型RPFC輸出補(bǔ)償電壓的對(duì)比結(jié)果展示圖，圖中實(shí)線1為等效模型A相的輸出曲線，實(shí)線2為等效模型B相的輸出曲線，實(shí)線3為等效模型C相的輸出曲線，虛線1為實(shí)際模型A相的輸出曲線，虛線2為實(shí)際模型B相的輸出曲線，虛線3為實(shí)際模型C相的輸出曲線，通過(guò)輸出曲線對(duì)比，發(fā)現(xiàn)等效模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓的曲線與實(shí)際模型A相、B相、C相的RPFC輸出的補(bǔ)償電壓的曲線完全吻合。圖11為負(fù)載發(fā)生單相短路故障時(shí)，RPFC的等效模型與實(shí)際模型RPFC并聯(lián)支路電流的對(duì)比結(jié)果展示圖，圖中實(shí)線1為等效模型A相的輸出曲線，實(shí)線2為等效模型B相的輸出曲線，實(shí)線3為等效模型C相的輸出曲線，虛線1為實(shí)際模型A相的輸出曲線，虛線2為實(shí)際模型B相的輸出曲線，虛線3為實(shí)際模型C相的輸出曲線，通過(guò)輸出曲線對(duì)比，發(fā)現(xiàn)等效模型A相、B相、C相的RPFC并聯(lián)支路電流的曲線與實(shí)際模型A相、B相、C相的RPFC并聯(lián)支路電流的曲線完全吻合?；谏鲜龅姆抡娼Y(jié)果可知，等效模型與PSCAD中實(shí)際模型的仿真曲線完全重合，表明本發(fā)明的等效建模方法是正確的。本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法可用于在某些電力系統(tǒng)仿真軟件(比如常用的BPA、PSASP等)中建立RPFC模型庫(kù)元件，開(kāi)展含RPFC的電力系統(tǒng)的各種分析研究。綜上所述，本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法，根據(jù)RPFC的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建RPFC的單相等值電路，得到RPFC的三相等值電路，根據(jù)RPFC的三相等值電路構(gòu)建RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；然后，根據(jù)三序相量中正序、負(fù)序、零序的定義，為RPFC建立等效電路，根據(jù)RPFC的等效電路創(chuàng)建RPFC的等值模型；最后，根據(jù)RPFC的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和等值模型得到RPFC產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓和并聯(lián)支路電流的正序和負(fù)序分量、RPFC的變比以及正序等值模型、負(fù)序等值模型、零序等值模型中的阻抗；共同組成RPFC的三序相量的等效模型。該方法建立的RPFC的三序相量的等效模型準(zhǔn)確度較高，可以有效地降低RPFC的復(fù)雜度，便于對(duì)含有RPFC的輸電線路進(jìn)行故障分析。為在某些電力系統(tǒng)仿真軟件(比如常用的BPA、PSASP等)中建立RPFC模型庫(kù)元件，開(kāi)展含RPFC的電力系統(tǒng)的各種分析研究提供了方便。上面對(duì)本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)潮流控制器的等效建模方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3