[发明专利]一种直流分层结构建模分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种直流分层结构建模分析方法及系统，包括以下步骤：对直流网络求解电导矩阵，得到每两个换流器间的电阻，或者与分层结构的直流电网连接点间的电阻；分析单条线路两端存在分层结构，确定各节点间对应的电阻关系；根据得到的等效电路结构提取计算所需参数，进行潮流计算。本发明考虑到未来分层接入方式应用场合会推广，结构更加复杂，本发明所建立的模型具有普遍适用性，因而在计算机编程潮流计算中更有价值。

技术领域

本发明涉及一种直流分层结构建模分析方法及系统。

背景技术

伴随着社会的不断发展，电力需求增加，多条高电压直流输电线路接入同一负荷中心的情形多次出现。直流输电容量不断增加，直流落点也将越来越密集，多回直流集中馈入负荷中心已经在华东电网出现。现有的单层多馈入接入方式需要交流电网接收端提供足够的无功功率维持电网稳定，同时交流电网接收端必须架设足够的线路疏散有功潮流，这都将对接收端交流电网提出巨大的挑战。为此，我国电网研究人员提出了特高压直流分层接入方式。在特高压直流分层接入方式下，直流输电逆变端同时与两个电压等级的常规交流网络相连接，根据负荷需求，实现对电网潮流的合理调控。受端电网的两个电压等级网络通过与逆变端的换流站相连，产生了新的联系，因而整个网络与原先的单层接入方式或者单层多馈入方式更加复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种直流分层结构建模分析方法及系统，本发明能够克服分层接入方式结构带来的直流网络模型的特殊性，通过对分层接入方式结构进行建模，使模型更具有普适性，便于潮流计算。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

直流分层结构建模分析方法，包括以下步骤：

对直流网络求解电导矩阵，得到每两个换流器间的电阻，或者与分层结构的直流电网连接点间的电阻；

分析单条线路两端存在分层结构，确定各节点间对应的电阻关系；

根据得到的等效电路结构提取计算所需参数，进行潮流计算。

进一步的，得到直流网络每两个节点之间的阻抗，进而获得电导矩阵，用于潮流计算。

更进一步的，得到直流网络每两个节点之间的阻抗的具体过程为，将串联的换流器相关的直流节点进行复制，并将直流节点分配给在单独的复制的串联换流器组上，引入直流理想变压器给发出端来实现倍流，消去变压器组成，得到纯电阻的网络。

进一步的，利用获得的直流网络电导矩阵，形成牛顿—拉夫逊统一迭代方程，将直流网络，包括分层结构参数融入雅可比矩阵；如果需要获得直流网络非换流站节点参数，需要在潮流计算收敛后代入直流网络计算。

进一步的，分析单条线路两端存在分层结构，确定各节点间对应的电阻关系的具体过程，包括：

(1)在接收端存在分层结构的情况下，对接收端等效建模，得到等效结构；否则直接转至步骤(2)；。

(2)在发送端存在分层结构的情况下，对发送端建模；否则直接得到的等效电路结构提取计算所需参数。

进一步的，根据得到的等效电路结构提取计算所需参数，进行潮流计算的过程包括：

(a)针对分层结构节点，向电路添加理想变压器来获得更多的节点输出，消去变压器，转化为纯电阻结构；

(b)定义扩展变量，使用牛顿迭代法完成潮流计算。

进一步的，所述步骤(a)中，包括：

(i)将已有等效结构电路中靠近发送端设置一理想变压器，另外一侧为电阻，变换为纯电阻结构，获取发送端直流网络电流平衡方程；

(ii)将已有等效结构电路中靠近接收端设置一理想变压器，另外一侧为电阻，变换为纯电阻结构，获取接受端直流网络电流平衡方程。