[发明专利]电压源换流器潮流计算模型及有源配电网潮流计算方法

说明书

本发明针对现有配电网交直流系统混连的潮流计算过程中，收敛性不佳的问题，提供一种电压源换流器潮流计算模型及潮流计算方法。该模型，将换流桥简化为理想的比例放大器；将电压源换流器交流侧出口调制电压U_ac作为第一中间量，通过换流器交流侧出口调制电压U_ac和直流侧电压U_dc相互进行计算，再结合电压源换流器的其他参数实现电压源换流器潮流计算。本发明实现了交流系统与直流系统潮流计算的解耦，对传统潮流模型进行改进，针对电压源换流器不同的控制策略，仅需一次交替迭代收敛，即可实现整个混连系统的潮流计算，大大降低计算量，显著地提高了混合潮流计算的收敛性。

技术领域

本发明涉及配电网设备、网架结构和运行方式相关技术领域，具体地说，涉及一种电压源换流器潮流计算模型及有源配电网潮流计算方法。

背景技术

随着分布式发电和先进电力电子技术的不断发展和推广，用户侧对电能质量及供电可靠性等要求不断提高，传统的交流配电网将面临传统交流配电网将面临分布式电源接入、源荷协调、以及电网运行稳定性、经济性、电能质量等方面的巨大挑战。一方面，主要的分布式电源基本上都是直流电(或采用直流电技术)，必须通过DC/AC换流器才能并入交流配电网；另一方面，越来越多的工业负荷采用变频技术以提高电能利用效率。因此，未来的配电网将很可能发展为交直流系统混连的主动配电网。

针对配电网交直流系统混连的潮流计算模型，很多人进行了相应的研究。例如，在VSC-HVDC稳态模型的基础上，导出了其适用于牛顿法潮流计算的数学模型，并以此提出了一种交直流混连系统交替求解的潮流计算方法。考虑到配网三相潮流的不对称性，也有人提出根据交直流系统并网换流器控制策略的不同，在进行交直流混连三相潮流计算模型中提出不同的处理方法。还有人提出，针对有源配电网内多种直流环节进行细化建模，并提出了基于Zbus高斯算法的有源配电网混合潮流求解方法。基于实际高压直流输电中换流器的非线性电压下垂控制策略，也有人提出，对不同类型的下垂控制进行分析并提出一种交直流混连的潮流计算方法。

上述现有技术虽然能够有效地解决交直流系统互联的潮流计算问题，但是都是并网换流器作为分界点，分别对交直流系统交替重复进行潮流计算，直至交直流混连系统满足收敛条件。每一次迭代都需要分别对各交直流系统进行潮流计算，计算量大，收敛性较差，对于多片交直流系统互联时，当其中一片系统的收敛性较差时，会导致整个系统全局收敛性差，甚至不收敛。

发明内容

本发明针对现有配电网交直流系统混连的潮流计算过程中，需要分别对各交直流系统进行潮流计算，存在计算量大，收敛性较差，对于多片交直流系统互联时，当其中一片系统的收敛性较差时，会导致整个系统全局收敛性差，甚至不收敛的问题，提供一种电压源换流器潮流计算模型及有源配电网潮流计算方法。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种电压源换流器潮流计算模型，包括等效阻抗和换流桥，所述等效阻抗连接在换流桥的交流侧，换流桥的直流侧为电压源换流器的直流侧，换流桥的交流侧为电源源换流器的交流侧，其特征在于：

所述等效阻抗由R+jX等效，所述换流桥简化为理想的比例放大器；

将电压源换流器交流侧出口调制电压U_ac作为第一中间量，通过将换流桥简化为理想的比例放大器使得直流侧电压U_dc与交流侧出口调制电压U_ac形成确定的计算关系；

通过确定的计算关系，使得交流侧出口调制电压U_ac和直流侧电压U_dc可相互进行计算，再结合电压源换流器的其他参数实现电压源换流器潮流计算。