交直流电网解耦潮流仿真模型制造技术

本发明专利技术涉及一种交直流电网解耦潮流仿真模型，包括交流网络部分ΔSph、直流网络部分ΔDph、换流器部分ΔVph及一控制方程ΔVkz；所述交流网络部分ΔSph包括交流节点有功平衡方程ΔPs及交流节点无功平衡方程ΔQs，所述直流网络部分ΔDph包括直流节点功率平衡方程ΔPd，所述换流器部分ΔVph包括换流器交流侧有功平衡方程换流器交流侧无功平衡方程及换流器直流侧功率平衡方程所述控制方程ΔVkz包括定直流侧电压控制方程定交流侧有功控制方程定交流侧无功控制方程及定交流侧电压控制方程本发明专利技术保障了模型在大规模交直流混联电网的潮流仿真的并行计算中的计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种交直流电网解禪潮流仿真模型。
技术介绍
电网的潮流仿真计算基本方法是采用牛顿拉弗逊方法迭代求解，基本步骤是将电 网的潮流方程进行偏微分，通过变量偏导数的矩阵与潮流方程的偏差的矩阵计算求取解的 修正方向，逐步修正潮流解直至偏差满足残差要求。 目前还没有针对交直流电网的解禪潮流仿真计算方法。常规的交直流电网潮流仿 真程序主要有联立求解法和交替求解法。 联立求解法的基本原理：将交流电网，直流电网W及联系他们的换流器的潮流方 程联立起来，共同求解偏导数矩阵，采用经典牛顿拉斐逊方法进行统一求解。联立求解方法 的优点在于交直流电网方程联立计算，数值稳定性好收敛性强。联立求解方法的缺点在于 所有的方程需要联立，对于模型的扩展来说十分困难，难W实现控制方式的灵活调整。同时 联立求解法对于大电网来讲，难W实现分块并行计算，使得其在超大规模电网的潮流仿真 计算速度上难W满足越来越高的速度要求。 阳〇化]交替求解法德基本原理：首先将换流器归到交直流电网的一侧，两侧电网分别交 替计算。在求解直流电网部分的时候认为对侧电网（直流或交流）的解已经收敛，本侧电 网（交流或直流）计算时两个电网的边界变量（电压，电流和功率）用对侧电网迭代的上 一次迭代的收敛解，求得本次本侧（交流或直流）再将本侧电网运次迭代的收敛结果返回 给对侧电网作为边界变量，来回反复迭代直到两侧电网前后两次结算收敛解的偏差满足要 求。交替求解法的好处是在于模型的便于扩展。对于直流电网来说控制器模型的模式和新 设备的模型不断出现，用交替求解方法可W在不影响交流电网潮流计算模型及程序的条件 下灵活的增加新模型。交替求解法的缺点在于引入了内外两重循环，导致计算的收敛性下 降，一方面收敛次数增加，一方面数值稳定性变差容易出现不收链的现象，虽然也有很多相 关研究采用各种预测初值及校正的方法来克服运一缺点，但都不能在根本上解决，各种补 充方法都有其适用的条件。运一点对于大电网计算时问题会更为突出，大电网的情况十分 复杂，用交替求解法的收敛性难W得到稳定的保障。综合现有各种相关模型，对于大规模交直流电网的潮流仿真的各种各类模型具有 如下两个不能同时兼顾的问题：即模型的灵活性和计算的收敛性，模型和程序的灵活性体 现在新设备和控制方式的补充和增加还有电网的分块并行计算，而模型的收敛性体现在采 用相应模型计算时收敛的稳定性和收敛速度。交直流电网联立求解模型当中具体设备和模 型的调整和添加都需要对整体的联立方程进行修改，缺乏相应的灵活性，同时方法本身决 定了无法对大电网进行分块的并行计算。而交直流电网的交替求解模型无法从根本上解决 算法收敛性的稳定性，存在初值不良情况下收敛性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种交直流电网解禪潮流仿真模型，保障了模 型在大规模交直流混联电网的潮流仿真的并行计算中的计算效率。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种交直流电网解禪潮流仿真模型， 其特征在于：包括交流网络部分ASph、直流网络部分ADph、换流器部分AVph及一控制方程 AVk.;所述交流网络部分ASPh包括交流节点有功平衡方程APg及交流节点无功平衡方程 AQg,所述直流网络部分ADph包括直流节点功率平衡方程APd,所述换流器部分AVph包括 换流器交流侧有功平衡方程APfN换流器交流侧无功平衡方程AQ:;及换流器直流侧功率平 衡方程AP/，所述控制方程AVk泡括定直流侧电压控制方程W'、定交流侧有功控制方 程、定交流侧无功控制方程AQf'''及定交流侧电压控制方程AQf-sef; 具体如下： 上式中：P历交流节点注入有功向量，C,。为换流器序列到交流节点序列的转换矩 阵，巧为换流器交流侧有功注入有功功率向量，U为交流节点电压幅值向量，0为交流节点 电压相角向量，Y为交流网络的节点导纳矩阵，Q历交流节点注入无功向量，獲为换流器交 流测注入无功功率向量，U。为换流器直流侧节点电压向量，i。为换流器直流侧注入直流电 网的电流向量，Pd为直流节点注入功率向量，Yd为直流网络的节点导纳矩阵，G。为换流器的 电导矩阵，B。为换流器的电纳矩阵，为换流器交流系统侧节点电压幅值向量，为换流 器换流器侧等值交流电压幅值的向量，5为换流器交流系统侧节点电压和换流器换流器侧 等值交流电压的角度差，Bf为换流器无功补偿器的电纳矩阵，P/为换流器直流侧注入直流 电网的功率向量，Cu为交流节点序列到换流器序列的转换矩阵，上标。。Wt表示定直流电压 控制的换流器的集合，上标表示定交流有公功率的换流器的集合，上标表示定交 流无功功率的换流器的集合，上标。SWt表示定交流电压幅值得换流器集合；由上列各式可 推出：阳0巧其中：6。、60、^，1^?、402。、402?是符号，代表左式的计算结果； 其中：Pd是不变量； 其中：y巧用交流中的加中包含的换流器交流节点电压子向量替换消去； 其中：把加、化d的线性关系式代入上式，可得到交流站网络的控制方式方程式。 本专利技术与现有技术相比具有W下有益效果：本专利技术既保证了交直流电网潮流仿真 计算联立求解的数值稳定性又使其具备了和交替求解法相近的接口灵活性和扩展性，可W 保障模型在大规模交直流混联电网的潮流仿真的并行计算中的计算效率。【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。 本专利技术提供一种交直流电网解禪潮流仿真模型，其特征在于：一种交直流电网解 禪潮流仿真模型，其特征在于：包括交流网络部分ASph、直流网络部分ADph、换流器部分 AVph及一控制方程AVk,;所述交流网络部分ASPh包括交流节点有功平衡方程APg及交 流节点无功平衡方程AQg,所述直流网络部分ADph包括直流节点功率平衡方程APd,所述 换流器部分AVph包括换流器交流侧有功平衡方程、换流器当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流电网解耦潮流仿真模型，其特征在于：包括交流网络部分ΔSph、直流网络部分ΔDph、换流器部分ΔVph及一控制方程ΔVkz；所述交流网络部分ΔSph包括交流节点有功平衡方程ΔPs及交流节点无功平衡方程ΔQs，所述直流网络部分ΔDph包括直流节点功率平衡方程ΔPd，所述换流器部分ΔVph包括换流器交流侧有功平衡方程、换流器交流侧无功平衡方程及换流器直流侧功率平衡方程所述控制方程ΔVkz包括定直流侧电压控制方程定交流侧有功控制方程定交流侧无功控制方程及定交流侧电压控制方程具体如下：ΔPs=Ps-CscPcs-real(U∠θ·conj(YU∠θ))=0]]>ΔQs=Qs-CscQcs-imag(U∠θ·conj(YU∠θ))=0]]>ΔPd＝ucic+Pd‑ud·Ydud＝0ΔPcs=Pcs-Gc(Ucs)2+Ucs·Ucc·(Gccosδ+Bcsinδ)=0]]>ΔQcs=Qcs+Ucs·Ucc·(Gcsinδ-Bccosδ)+(Bc+Bf)(Ucs)2=0]]>ΔPcd=2ucic+Gc(Ucc)2-Ucc·Ucs·(Gccosδ-Bcsinδ)=0]]>Δicuc_set=(ic-Ydud)uc_set=0]]>ΔPcPs_set=Pcs-PcPs_set=0]]>ΔQcQs_set=Qcs-QcQs_set=0]]>ΔQcUs_set=(CcsΔQs)Us_set=0]]>上式中：Ps为交流节点注入有功向量，Csc为换流器序列到交流节点序列的转换矩阵，为换流器交流侧有功注入有功功率向量，U为交流节点电压幅值向量，θ为交流节点电压相角向量，Y为交流网络的节点导纳矩阵，Qs为交流节点注入无功向量，为换流器交流测注入无功功率向量，uc为换流器直流侧节点电压向量，ic为换流器直流侧注入直流电网的电流向量，Pd为直流节点注入功率向量，Yd为直流网络的节点导纳矩阵，Gc为换流器的电导矩阵，Bc为换流器的电纳矩阵，为换流器交流系统侧节点电压幅值向量，为换流器换流器侧等值交流电压幅值的向量，δ为换流器交流系统侧节点电压和换流器换流器侧等值交流电压的角度差，Bf为换流器无功补偿器的电纳矩阵，为换流器直流侧注入直流电网的功率向量，Ccs为交流节点序列到换流器序列的转换矩阵，上标uc_set表示定直流电压控制的换流器的集合，上标Ps_set表示定交流有公功率的换流器的集合，上标Qs_set表示定交流无功功率的换流器的集合，上标Us_set表示定交流电压幅值得换流器集合；由上列各式可推出：ΔSph=ΔPsΔQs=∂ΔPs∂Pcs00∂ΔQs∂QcsdPcsdQcs+∂ΔPs∂U∂ΔPs∂θ∂ΔQs∂U∂ΔQs∂θdUdθ⇒dUdθ=∂ΔPs∂U∂ΔPs∂θ∂ΔQs∂U∂ΔQs∂θ-1ΔPsΔQs+∂ΔPs∂U∂ΔPs∂θ∂ΔQs∂U∂ΔQs∂θ-1Csc00CscdPcsdQcs=bUbθ+kU2PkU2Qkθ2Pkθ2QdPcsdQcs]]>其中：bu、bθ、kU2P,kU2Q、kθ2P、kθ2Q是符号，代表左式的计算结果；ΔDph=ΔPd=00∂ΔPd∂icdPcsdQcsdic+[∂ΔPd∂ud][dud]⇒[dud]=[∂&Delt...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李传栋，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35