[发明专利]一种电能路由器稳态建模及交直流混合系统潮流分析方法

说明书

本发明涉及一种电能路由器稳态建模及交直流混合系统潮流分析方法，其特征在于包括以下步骤：(1)根据多端口电能路由器的等效电路拓扑图，建立多端口电能路由器的交直流潮流模型；(2)将建立的多端口电能路由器的交直流潮流模型与常规交直流网络的潮流模型联立，建立包含多端口电能路由器的交直流混合系统的潮流模型；(3)对含电能路由器的交直流混合系统潮流模型进行求解，得到含电能路由器的交直流混合系统潮流模型的潮流分析结果。本发明可以广泛应用于包含多端口电能路由器的交直流混合系统的潮流分析中。

技术领域

本发明属于跨电力电子设备建模、电力系统分析技术领域，具体涉及一种考虑控制策略的多端口电能路由器稳态建模及交直流混合系统潮流分析方法。

背景技术

随着大量分布式资源的接入以及电能交易越来越灵活，现有电力系统越来越无法满足分布式资源高效稳定接入、电能流动多向定时定量精确可控的需求。电能路由器凭借其灵活多样的控制模式，可以实现多种分布式资源灵活高效接入、电能流的多向流动和主动调控。以电能路由器为核心的交直流混合系统被认为是未来配电系统的发展方向。

融合了电能路由器的交直流混合系统与原始交流系统有着本质区别：其组网形式更加多样、控制模式更加主动灵活，传统的潮流分析方法不再适用于分析含有多端口电能路由器的交直流混合系统。目前针对交直流混合系统的潮流分析方法的研究大多集中于含电压源型变换器、考虑分布式电源接入的情况，难以考虑多端口电能路由器接入后电能流动双向甚至多向流动的情形。同时，由于多端口电能路由器的端口之间通过多种控制策略进行协调控制，需要将多端口电能路由器的控制策略考虑到交直流混合系统的潮流分析方法中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种电能路由器稳态建模及交直流混合系统潮流分析方法，建立了适用于稳态分析的通用模型，给出了电能路由器作为核心设备的交直流混合系统潮流分析方法，涵盖多种先进控制模式，解决了包含电能路由器的电力系统潮流分析问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电能路由器稳态建模及交直流混合系统潮流分析方法，其特征在于包括以下步骤：(1)根据多端口电能路由器的等效电路拓扑图，建立多端口电能路由器的交直流潮流模型；(2)将建立的多端口电能路由器的交直流潮流模型与常规交直流网络的潮流模型联立，得到包含多端口电能路由器的交直流混合系统的潮流模型；(3)对含多端口电能路由器的交直流混合系统潮流模型进行求解，得到含多端口电能路由器的交直流混合系统的潮流分析结果。

所述步骤(1)中，多端口电能路由器的交直流潮流模型的建立方法，包括以下步骤：(1.1)根据多端口电能路由器的端口功率转换特性，构建多端口电能路由器的电路拓扑模型；(1.2)梳理多端口电能路由器的对外控制特性，建立适用于系统潮流分析的多端口电能路由器对外控制模型。

所述步骤(1.1)中，多端口电能路由器的电路拓扑模型的构建方法，包括以下步骤：(1.1.1)基于多端口电能路由器中各交流端口的等效电路拓扑图，构建多端口电能路由器交流端口等效模型；其中，每一个交流端口的等效电路拓扑均包含S、C两个网络节点，且S节点用于与外部常规交流网络直接相连，C节点是端口等效网络与电能路由器端口功率变换单元的分界点；所述交流端口等效模型包括各交流端口的节点电压方程和功率方程，计算公式分别为：

式中，对S节点来说，为节点注入电流，为节点电压相量，为节点注入功率，为节点电压相量共轭；对C节点来说，为节点注入电流，为节点电压相量，为节点注入功率，为节点电压相量共轭；和分别为电能路由器交流端口的等效电阻、平波电感和对地电容；