[发明专利]一种基于下垂控制的交直流配电网系统潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网系统潮流计算方法，具体地说是一种基于下垂控制的交直流配电网系统潮流计算方法，属于配电系统潮流计算技术领域。

背景技术

随着我国经济快速发展，日益增长的高密度负荷使得传统的交流配电网遇到了诸多发展瓶颈。交流配电网将面临线路损耗大、供电走廊紧张，以及电压瞬时跌落、电压波动、电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题。相关研究表明，直流配电网在输送容量、可控性以及提高供电质量等方面具有比交流配电网更好的性能。采用直流配电技术不仅可以在相同绝缘等级、相同电流密度情况下，提高供电容量，还可以快速独立地控制有功、无功，保持供电电压稳定，并且能够有效隔离交流电网故障，能够满足用户越来越高的电能质量要求。同时，直流配电网也为清洁能源、储能电站提供了良好的接入条件。直流配电网系统的研究具有重要的社会意义和广泛的应用前景。目前，国内外柔性交直流配电网及其工程化应用的研究均处于起步阶段，还存在大量的理论与技术问题有待解决。

随着分布式发电技术的日益发展，越来越多的分布式电源接入导致配电网中存在多个供电电源点，为达到多电源参与功率调节的目的，下垂控制被应用到换流器的控制系统中，而在交直流配电系统中下垂控制的应用还存在诸多需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于下垂控制的交直流配电网系统潮流计算方法,通过避免潮流解偏离下垂曲线较大导致潮流不收敛的问题，能够有效提高潮流计算在目前实际电网以及未来大电网的实用化水平。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种基于下垂控制的交直流配电网系统潮流计算方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)进行下垂曲线的初始化计算；

(2)直流配电系统采用牛顿算法更新直流功率；

(3)根据更新后的直流功率求解交流配电系统中节点电压方程,将下垂特性引入到交流配电系统中；

(4)判断交流潮流和直流潮流是否收敛，如果不收敛则转入步骤(2)继续进行迭代计算，直至交流潮流和直流潮流同时收敛为止，同时输出结果。

进一步地，在步骤(1)中，将换流器视作直流电压-无功功率控制模式，进行下垂曲线的初始化计算。

进一步地，在步骤(2)中，直流配电系统采用下垂控制的换流器纳入雅可比矩阵进行统一迭代计算来修正电压，并根据下垂曲线更新直流功率。

进一步地，在步骤(3)中，在交流配电系统中换流器取更新后的直流功率，采用高斯算法将换流器视作有功功率-无功功率节点纳入节点电压方程统一迭代计算，将下垂特性引入到交流配电系统中。

更进一步地，所述进行下垂曲线的初始化计算的过程包括以下步骤：

11)将换流器视作Udc-Q节点进行一次潮流计算，即将直流电压Udc和无功功率Q作为已知量，求解有功功率、交流电压，其中Udc取给定的直流电压参考值Udcref；

12)所有节点电压满足则直流潮流收敛后，其中，为第i个节点第k+1次迭代直流电压的计算结果，为第i个节点第k次迭代直流电压的计算结果，ε_dc为给定的允许误差；

直流潮流收敛后，计算采用下垂控制的换流器节点直流功率取直流功率参考值Pref＝Pdcm，其中，P_dcm为第m个换流器的功率，U_dcm为第m个换流器的直流电压，j∈m表示该节点与第m个换流器相连，U_j为与换流器相连的其他节点电压,G_mj为与换流器相连的节点电导，n表示共有n个直流节点；

13)结合换流器给定下垂曲线的K、Udcref以及Pref确定下垂曲线，下垂曲线的表达式为：P_dc＝K(U_dcref-U_dc)+P_ref，式中K为下垂系数，Udcref为直流电压参考值，Pref为直流功率参考值，Pdc为换流器直流功率。

考虑到牛顿法对初值的敏感性，本发明采用了基于Udc-Q节点的下垂曲线初始化处理方法，即考虑到直流系统没有无功功率的传输，先将换流器当作Udc-Q节点进行一次计算，将直流潮流收敛后的有功功率作为参考值，由此确定下垂曲线，避免了潮流解偏离下垂曲线较大导致潮流不收敛的问题。

更进一步地，所述直流配电系统采用牛顿算法更新直流功率的过程包括以下步骤：

21)计算雅可比矩阵及节点功率差，形成如式(1)所示的修正方程：