[发明专利]一种柔性直流配电网N-1安全域求解方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流配电网N‑1安全域求解方法，逐一假设柔性直流配电网的每条馈线段和每座换流站退出运行，对每条馈线段和每座换流站退出运行后的柔性直流配电网进行如下操作：根据柔性直流配电网DistFlow支路潮流线性化方法获取馈线段功率关于节点净流出功率的线性表达式、负荷节点电压关于节点净流出功率的线性表达式；如果包含下垂节点则将上述两种表达式中的下垂节点功率和下垂节点电压用负荷功率线性表示；将每条馈线段和每座换流站退出运行的安全约束取交集、化简得到N‑1安全域解析表达式。本发明能求解出柔性直流配电网在主从控制、电压裕度控制、下垂控制下的N‑1安全域解析表达式，刻画柔性直流配电网在满足N‑1安全准则前提下的最大允许运行范围。

技术领域

本发明属于柔性直流配电网调度与运行技术领域，尤其涉及一种柔性直流配电网N-1安全域求解方法。

背景技术

近年来，配电网中的直流负荷和直流电源比例不断增长，与交流配电网相比，直流配电网更便于电动汽车等直流负荷和光伏等直流电源接入。另一方面，交流配电网面临着线路走廊紧缺、供电容量扩展受限的问题，而直流配电网可有效提高供电容量，增加供电半径。在此背景下，基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)的柔性直流配电网得到广泛关注。

目前，柔性直流配电网在调度与运行安全性方面的研究较少：有学者提出了反映柔性直流配电网下垂控制下功率和电压平衡状态的评价指标，为柔性直流配电网的实时调度提供了安全性判据^[1]；还有学者提出了柔性直流配电网的一种故障恢复方法，以最大限度恢复负荷供电为目标进行网络重构，但不能避免切除部分负荷^[2]。现有研究均未确定柔性直流配电网的最大允许运行范围，难以获得柔性直流配电网整体安全性测度与工作点安全裕度。与交流配电网相比，柔性直流配电网研究的成熟度尚不足，需进一步研究适用于柔性直流配电网的安全态势感知和预防控制方法。

N-1安全准则是配电网规划与运行中的重要准则，它要求配电网运行时，当某一独立元件退出运行，不出现不应该的用户停电。N-1安全域刻画了配电网在满足N-1安全准则前提下的最大允许运行范围^[3]。N-1安全域确定后，很容易根据工作点是否在域内来判断配电网状态是否安全。对于安全状态，若退出运行，可确保存在可行的负荷转移方案，不丢失非故障段的所有负荷；对于不安全状态，还可采取措施进行预防控制，提高安全裕度。此外，刻画安全域边界后，调度员才敢于将配电网运行于接近边界的高效区域，从而有助于提高配电网效率。

有学者提出了交流配电网的N-1安全域模型^[3]，其模型并不适用于柔性直流配电网，原因是柔性直流配电网闭环运行时馈线段或换流站退出运行后的潮流无法由负荷转移关系表示，其潮流较复杂且有特定控制策略，包括主从控制、电压裕度控制、下垂控制策略。还有学者建立了舰船直流区域配电系统的安全域模型^[4]，其模型仅针对舰船系统的特定结构与开环运行方式，也不适用于普通的柔性直流配电网。

[参考文献]

[1]CHEN Aikang,XIE Da,YU Songtao,et al.Comprehensive evaluation indexbased on droop control for DC distribution system dispatching[J].International Journal of Electrical PowerEnergy Systems,2019,106:528-537.

[2]许加柱,贾龙涛,伍敏,等.一种直流配电网中的故障恢复方法:CN109861199A[P].2019-06-07.

[3]肖峻,苏步芸,贡晓旭,等.基于馈线互联关系的配电网安全域模型[J].电力系统保护与控制,2015,43(20):36-44.