[发明专利]一种含固态变压器的配电网潮流计算方法

说明书

一种含固态变压器的配电网潮流计算方法，所述方法包括步骤：A.建立固态变压器的稳态物理模型；B.分析网络中各元件的特性，列写元件的特征方程；C.使用基于扩展节点法的牛顿法求解含固态变压器的配电网潮流分布；D.分析潮流计算结果，验证所提算法的正确性与有效性。通过本发明的一种含固态变压器的配电网潮流计算方法，确定了固态变压器的物理模型，克服了当前算法无法计算固态变压器内部潮流的缺点，扩展节点法简化了传统牛顿法的潮流计算过程，改进后的算法程序清晰简单，收敛性好，计算速度快。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及到配电网潮流计算。

背景技术

高渗透率可再生能源与储能设备的接入，可控负荷的不断增长，将促使未来配电网发展成为支持可再生能源灵活接入与退出、兼容多种新技术、功率双向流动、智能化的新型配电系统，传统配电网已不能满足建设需求。固态变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。与常规变压器相比，固态变压器有很多优点，其突出特点在于可以实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制。另外，固态变压器既具备传统变压器的功能，如电能传输、隔离、变换等，又具有抑制谐波双向流动、防止负载侧出现故障影响电源电压、输出电压可以有直流分量，消除电压跌落、升高，以及过电压、欠电压等电源侧电压的干扰对负荷的影响，对各种电量进行监测、显示、分析处理来判断各种异常情况对其自身和系统进行保护，并给出报警信号和故障类型等信息。

固态变压器作为一种新型电力电子设备，具有电力电子特性，含固态变压器的配网潮流计算已不能再使用传统潮流算法，目前并未有一种明确、具体的含固态变压器的配网潮流计算方法。同时，潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的基础计算，研究适用于含固态变压器的配电网潮流计算方法对未来配电网的发展是非常有必要的。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，确定固态变压器的潮流计算模型，克服当前算法无法计算固态变压器内部潮流的缺点。

为了实现此目的，本发明采用的技术方案为：一种含固态变压器的配电网潮流计算方法，包括以下步骤：

A.建立固态变压器的稳态物理模型；

B.分析网络中各元件的特性，列写元件的特征方程；

C.使用基于扩展节点法的牛顿法求解含固态变压器的配电网潮流分布；

D.分析潮流计算结果，验证所提算法的正确性与有效性。

优选的，在所述步骤A中，忽略高频变压器的暂态过程，对固态变压器模型进行相应简化，建立了固态变压器稳态物理模型，功率方程如下公式所示：

其中，P_s,Q_s分别为两侧稳定控制系统与系统交换的有功与无功功率，P_c,Q_c分别为两侧稳定控制系统吸收的有功及无功功率。Y_i为换流器等效阻抗角，α_i为换流器等效导纳，θ为稳定控制系统的调制角，i＝1,2表示固态变压器的一次侧、二次侧。

优选的，在所述步骤B中，在传统节点法的节点电压方程基础上，混合回路法和节点法两种方法，根据回路电压、电流控制特性等列写元件的特征方程。

优选的，所述步骤C中，采用牛顿法进行潮流计算前，通过扩展节点法建立配电网直角坐标下的网络方程，网络方程如下：