[发明专利]一种基于状态转换的电网交直流输电系统潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网交直流混合输电系统潮流计算方法，特别涉及一种基于状态转换的电网交直流输电系统潮流计算方法，属于电网交直流电力输送技术领域。 

背景技术

高压直流输电在电力系统中的应用越来越广泛。直流输电系统具有高度的可控性且控制方式灵活多样，所以在对交直流混合输电系统的潮流计算过程中就必须考虑直流系统的控制作用。 

传统交直流混联系统的潮流计算是在单一的直流输电系统控制模式下进行的。它可分为统一迭代法和交替迭代法两大类^[1]。统一迭代法考虑了交直流变量之间的耦合关系，收敛性好。但其雅可比矩阵中引入了直流系统变量，增加了计算和编程难度。交替迭代法又称顺序法，通过交流系统和直流系统的功率接口使交流系统和直流系统的潮流分开求解，可以很方便的利用原有的纯交流网络的潮流计算程序。交替法在解算过程中没有考虑交流网络与直流网络之间的耦合关系，收敛性差，特别是对多端直流系统和弱交流系统时，由于交直流之间耦合很强，应用交替法求解时，收敛性恶化，甚至出现潮流不收敛情况。上述传统方法虽然可以对交直流输电网络进行潮流计算和稳态分析，但只是针对某一特定的直流控制模式，在某些复杂的电网运行条件下，不能真实地反映交直流输电系统真实的运行状态，应用具有较大局限性。 

针对传统交直流混联系统潮流计算方法的缺陷，一些学者和工程技术人员提出了一些考虑直流控制过程转换的交直流潮流计算方法。文献^[2-7]研究了如何在交直流的潮流计算中考虑直流控制方式变化和换流变压器分接头的控制作 用，并提出了相应的计算方法和一些改进措施。其中文献^{[2、3、5、7]}是基于交替求解法；文献^[4、6]是基于统一求解法。所有这些方法都是把交直流潮流计算问题作为一次潮流计算问题来进行求解，在潮流计算的迭代过程中考虑直流控制方式的变化。这种计算策略存在以下缺点：一是收敛性较差，计算可靠性大打折扣。由于在潮流解算的迭代过程中需要不断的进行变量的更替，在某些情况下会使潮流计算发生振荡，不能收敛；二是考虑的控制方式简单，不全面；受限于计算的可靠性，直流的控制方式考虑的过于简化，计算的准确性又降低；三是由于在一次潮流的计算中要考虑直流控制变化和变压器分接头等控制等问题，编程复杂，不利于算法的商业化。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种可靠且有效的考虑直流控制特性的交直流潮流计算方法。本发明采用的这种计算方法，能够更有效和可靠的进行交直流混合输电系统潮流的计算，考虑直流输电系统的控制方式及其转换过程，为交直流输电系统的规划和运行提供依据。 

本发明提出的这种基于状态转换的电网交直流输电系统潮流计算方法的基本思想是：按照有穷自动机理论，建立交直流混合输电系统潮流计算运行状态控制的数学模型。依据直流输电系统的控制过程，把交直流混合输电系统的稳态运行分解为若干个典型的运行状态，通过状态转换逻辑，多次进行单一典型状态下交直流系统的潮流计算，来实现运行状态间的转换并最终得到交直流输电系统合理的运行状态。该方法考虑了直流输电系统控制方式的控制作用和相互转换过程，在多次潮流计算过程中通过对直流变量越界情况和系统状态变量变化的逻辑判别得到直流系统可能的运行状态，然后调用新状态下的潮流程序，无需在潮流迭代过程中对已知变量的取值反复调整，从而较大的提高了潮流解 算的有效性和可靠性。 

本发明给出的技术方案是：这种基于状态转换的电网交直流输电系统潮流计算方法，是按照有穷自动机理论建立交直流混合输电系统潮流计算运行状态控制的数学模型，依据直流输电系统的控制过程，把交直流混合输电系统的稳态运行分解为若干个典型的运行状态，通过多次对单一运行状态的潮流计算，来实现运行状态间的转换并最终得到交直流输电系统合理的运行状态，其特点是包括以下步骤： 

步骤1)获取交直流输电系统潮流计算所需稳态运行参数； 

步骤2)依据直流系统控制方式建立潮流计算中的典型运行状态及其转换逻辑： 

①把直流控制过程分解为若干个典型的交直流输电系统运行状态， 

②确定各典型状态下的直流系统控制参数， 

③确定各典型状态间的转换方式和转换条件， 

④确定转换结束条件； 

步骤3)按照状态转换逻辑，设定运行状态： 

①若首次进行计算，给定初始运行状态 

②若非首次计算，依据计算结果，按照转换逻辑进行转换，设定相应的运行状态；