[发明专利]一种基于含多端柔直混联电网的潮流计算模型的潮流计算方法

摘要

本发明提出一种基于含多端柔直混联电网的潮流计算模型的潮流计算方法，在该简化模型中，首先将VSC换流站在交流侧与直流侧分别等效为交流电压源，然后将直流电网等效成一个纯阻性的交流电网(本发明定义为拟交流网络)；最后在拟交流网络中设置平衡节点后，拟交流网络节点电压相角均为0°；为了提高计算精度并降低计算量，线性化换流站能量耦合约束，并计及了柔直变流器的有功损耗，并将其损耗用一与柔直交流注入点相并联的电阻进行等效。本发明采用的方法可采用传统交流系统潮流的计算方法统一求解，而不必针对交直流网络分别建立方程并交替迭代求解，使得现有交流网络潮流算法适用范围更广，有效降低了电网调度工作人员的学习成本。

主权项

1.一种基于含多端柔直混联电网的潮流计算模型的潮流计算方法，其特征在于，包括：步骤1、建立交直流混联电网VSC换流站等值电路，具体是将VSC换流站在交流侧与直流侧端口均等效为可控的交流电压源，并令直流侧等效发出的无功功率Q_dc，i＝0_Mvar；步骤2、将交直流混联电网中的直流网络部分被视为纯阻性的拟交流网络，即网络中对地的导纳与线路电抗值为零，因此该拟交流网络线路上不产生无功损耗；步骤3、在拟交流网络中设置平衡节点后，使得拟交流网络其他节点的电压相角均为0°；步骤4、设定x₀与R_loss,i，使其满足式(15)与式(16)；式中：a_i、b_i、c_i为换流器的损耗特性参数；Z_s,i＝R_s,i+jX_s,i为换流站交流侧变压器的阻抗；I_s,i(x₀)在x₀处泰勒展开后的值(I_s,i为换流站流入交流系统的电流)；R_loss,i为图2中新增加的一段电阻；步骤5、基于步骤1建立的等值电路建立交直流混联电网的潮流计算模型，用式(7)代替模型中U_dc,i的电压不等式约束，并将式(18)所示等式约束添加到交直流混联电网的潮流计算模型中；潮流计算模型基于潮流平衡方程，具体是：式中：N为节点编号集合(包含交流网络与直流网路节点)；P_i、Q_i为节点i相连发电机有功出力与无功出力；ΔP_i、ΔQ_i为节点i有功与无功的不平衡量；U_i、U_j为节点i、j的电压幅值；δ_ij为线路两端节点i、j的电压相角差；G_ij+B_ij×i为节点导纳矩阵Y的元素；潮流平衡方程约束式中：P_i^max、P_i^min为与节点i相连发电机有功出力的上、下限；为与节点i相连发电机无功出力的上、限；为节点i的电压幅值的上、下限；为线路两端节点i、j的电压相角差上限；P_ij、分别为线路i、j输送的有功功率及其上限；其中，交直流混联电网的潮流计算模型基于以下定义：P′_c.i+P_dc.i＝0  (18)式中：为VSC换流站最大调制比；U_dc,i为VSC换流站直流侧节点的输出电压；P_dc,i为VSC换流站注入到直流侧系统的有功功率；P′_c.i为图2中VSC换流站注入交流侧系统的有功功率；步骤6、采用计算传统交流网络潮流的算法求解交直流混联电网的潮流计算模型；牛顿—拉夫逊法：假定交直流系统有n个节点，假定第1至m号节点为PQ节点，第m+1至n‑1号节点为PV节点，第n号节点为平衡节点；因此，U_n和δ_n是给定的，PV节点的电压幅值U_m+1至U_n‑1也是给定的；因此只剩有n‑1个节点电压相角δ₁至δ_n‑1和m个节点的电压幅值U₁至U_m是未知量；因此基于系统的潮流计算模型的潮流平衡方程可得修正方程式中:ΔP＝[ΔP₁ ΔP₂ … ΔP_n‑1]^T；ΔQ＝[ΔQ₁ ΔQ₂ … ΔQ_m]^T；Δδ＝[Δδ₁ Δδ₂ … Δδ_n‑1]^T，Δδ_i为电压相角修正量；ΔU＝[ΔU₁ ΔU₂ … ΔU_m]^T，ΔU_i为电压幅值修正量；H是(n‑1)×(n‑1)阶方阵，其元素为N是(n‑1)×m阶矩阵，其元素为K是m×(n‑1)阶矩阵，其元素为L是m×m阶方阵，其元素为