[发明专利]交直流混合配电网统一潮流模型

说明书

一种交直流混合配电网统一潮流模型，属于交直流混合配电网技术领域。本发明的目的是对交直流混合配电网的稳态运行分析，相应运行模式和控制方式设计，以及相关继电保护装置配置和整定的重要前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛的交直流混合配电网统一潮流模型。本发明的过程是：电力电子变换器稳态模型，基于节点‑支路矩阵的交直流混合配电网统一潮流模型，交直流配电网潮流计算，判断是否满足功率约束，如果不满足则进行数据的更新重新计算，如果满足则程序结束。本发明计算速度快、计算效率高、适用性强、应用效果佳的交直流混合配电网统一潮流模型。

技术领域

本发明属于交直流混合配电网技术领域。

背景技术

近年来，随着经济社会的快速发展，城市规模不断扩大，用电负荷逐年攀升，用户对供电可靠性和供电质量的要求不断提高。在“双碳”背景下，可再生能源并网渗透率不断升高，电动汽车等新型负荷不断接入配电网，现有的交流配电网面临供电容量不足，线路饱和及电能变换环节多等问题。同时，传统交流配电网由于开环运行限制，无法实现对分布式可再生能源出力和新型负荷变化的快速跟踪响应，也不能对功率流动进行连续精准调节，使 得系统电压和设备负载率偏差成为配电网运行管理中日益突出的问题，给配电网的优化配置、 运行调控、电能质量、安全性和稳定性等带来了许多挑战。随着电力电子变流技术的快速发 展，直流组网技术迅速兴起，有效精简了分布式可再生能源发电和新型负荷接入配电网的电 能变换环节，提高了含分布式电源、电动汽车等的配电网运行可控性、灵活性、稳定性，以 及系统的供电质量和可靠性，因此成为了城市配电网发展的重要方向。

电力系统潮流计算是根据给定的系统中各元件参数和网络结构计算电力系统中各节 点电压、相角及线路功率分布的重要手段，是电力系统运行分析、规划、可靠性评估、优化 调度、保护配置等工作的基础。现有关于交直流混合配电网潮流计算的模型和方法对网络拓 扑结构的适应能力有限，无法完全适应不同应用场景下某些特性拓扑结构的城市交直流混合 配电网。

发明内容

本发明的目的是对交直流混合配电网的稳态运行分析，相应运行模式和控制方式设 计，以及相关继电保护装置配置和整定的重要前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结 构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛的交直流混合配电网统一潮流模型。

本发明的过程是：

S1、电力电子变换器稳态模型

S1.1、VSC变流器稳态模型

根据PWM原理，交流侧电压和直流侧电压关系是：

式中：μ表示直流电压利用率，M为脉宽调制比，则交流电压基准值和直流电压基准值的关 系是：

式(1)结合式(2)可得出以下关系：

V_n＝MV_k (3)

式中：η_c是变流器效率，则变流器两侧的功率关系为：

P_nk＝P_d/η_c (4)

在主从控制下，VSC交流侧的无功功率由变流器的功率因数角来确定：

下垂控制时，VSC处于逆变状态时，则无功功率表示为：

Q_nk＝(V_max-V_n)/λ (6)

λ＝(V_max-V_min)/Q_max (7)