[发明专利]真双极柔性直流电网分层潮流计算方法

权利要求书

1.一种真双极柔性直流电网分层潮流计算方法，首先根据真双极柔性直流电网的参数计算其节点导纳矩阵，设置各层网络待求节点的电压初值及最大迭代次数；其次，进行迭代计算，计算各层网络误差向量，若误差向量满足最大容许误差，则进行下一步，反之则求解雅可比矩阵，更新各层网络节点电压，重新计算各层网络误差向量，直到满足最大容许误差或达到最大迭代次数；最后，计算潮流分布并输出结果或输出潮流不收敛信息，其特征在于，具体包括下列步骤：

一、计算节点导纳矩阵，设置节点电压初值及最大迭代次数；

对于采用金属回线的真双极系统，其节点导纳矩阵G^k的计算方法为：

式中，i和j表示节点编号，j∈i表示节点i通过线路与节点j相关联；上标k＝p时，表示正极层对应的电气量，上标k＝r时，表示回线层对应的电气量，k＝n时，表示负极层对应的电气量；表示k层网络中连接节点i与j的输电线路的电导；

对于采用大地回线的真双极系统，其回线层节点电压均为零，各节点之间电导为零，因此仅考虑其正极层和负极层的节点方程，节点导纳矩阵G^k的计算方法为：

根据系统额定电压等级设定各层网格待求节点的电压初值，在此基础上设置最大迭代次数；

二、迭代求解

首先计算各层网络误差向量，

式中，ΔW_i^p、ΔW_iⁿ分别为定义的换流站i正、负极换流阀的误差向量；K₁和K₂为控制系数：K₁＝0，K₂＝1时，相当于定直流电压控制；K₁＝1，K₂＝0时，相当于定有功功率控制；K₁≠0，K₂≠0时，相当于下垂控制，K₁和K₂分别表示下垂控制器对应的功率系数和电压系数；P_i^p*和P_i^n*分别为换流站i正、负极换流阀对应控制器的有功功率参考值；和分别为换流站i正、负极换流阀对应控制器的直流电压参考值；表示换流站i接入到k层网络的线路的对地电压；P_i^p、P_iⁿ分别表示换流站i正、负极换流阀从交流系统接收的有功功率；分别表示换流站i正、负极换流阀的功率损耗；

P_i^p和P_iⁿ的具体表达式分别为：

式中，分别表示换流站i正、负极换流阀的功率损耗，分别为：

式中，P_i^k、分别表示换流站i的k，k＝p,n，极换流阀从交流系统接收的有功功率、无功功率及交流侧电压；二次项系数a_i，一次项系数b_i及常数项c_i可通过实验拟合得出；

若误差向量满足最大容许误差，则进行下一步，反之则求解雅可比矩阵，更新各层网络节点电压，重新计算各层网络误差向量，直到满足最大容许误差或达到最大迭代次数；

对于采用金属回线的真双极柔性直流电网，其向量形式的修正方程表示为：

式中，ΔU^p(k)、ΔU^r(k)和ΔU^n(k)分别为待求解的正极层节点电压、回线层节点电压和负极层节点电压的修正量向量，H^(k)、N^(k)、M^(k)和L^(k)分别为对应的雅克比矩阵，具体求解方法为：

定义方程

联立修正方程及方程即可求得各层线路节点电压修正量，在此基础上更新各层线路节点电压进行下一步迭代，直到满足最大容许误差或达到最大迭代次数；

对于采用大地回线的真双极柔性直流电网，回线层节点电压均为0，因此其向量形式的修正方程可表示为：

式中，J^p(k)、J^n(k)分别为对应的雅克比矩阵，具体求解方法为：

根据上式求得正、负极线路节点电压修正向量，在此基础上更新各层节点电压进行下一步迭代，直到满足最大容许误差或最大迭代次数；

三、输出结果

若迭代结果满足最大容许误差，则根据各层网络节点电压计算系统潮流分布，输出系统潮流计算结果；若达到最大迭代次数，则输出系统潮流不收敛信息。