一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法技术

本发明专利技术公开了一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法。本发明专利技术的技术方案包括：建立一种VSC的数学模型：通过对转换器损耗进行适当的建模，依据转换器相电流的多项式函数，分析转换器作为整流器或逆变器时的损耗类型差异；制定多端柔性直流配电网潮流算法：分析在适当位置进行DG连接时多端柔性直流配电网络中的转换器损耗对潮流解决方案的影响；建立一种多端柔性直流配电网模型：基于配电网上的IEEE33总线，在不同的总线之间增加转换器，从而分析转换器损耗和网络损耗的影响；最后通过对多端柔性直流配电系统中的拓扑结构仿真分析，验证所述多端柔性直流配电网模型的可行性和正确性。本发明专利技术实现了对直流配电网的保护。

A Fixed Value Calculation Method for Power Flow Protection in Multi-terminal Flexible DC Distribution Network

【技术实现步骤摘要】
一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法
本专利技术属于直流配电网
，涉及一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法。
技术介绍
在国民经济持续快速发展的背景下，针对大型城市配电网发展过程中出现的供电容量不足、电能质量要求提高、分布式电源接入需求等问题，柔性直流配电技术能有效提高单位供电走廊的供电能力，改善供电电能质量，减少故障停电时间，提高供电可靠性，还能为光伏发电装置、电动汽车充电站等分布式电源提供高效便捷的接入接口。多端柔性直流配电技术为直流配网提供了全新的发展方向。目前，限制柔性直流配电系统广泛应用的主要技术瓶颈之一在于保护控制技术。柔性直流配电网的发展为配电网的保护控制及定值计算带来了严峻的挑战。在继电保护整定计算领域，因其特殊的实用价值和研究价值，国内外大量整定工作者在长期的工作实践中总结了很多经验。早在世纪年代，国内外高校及科研单位就开始了电力系统故障分析及多端柔性直流配电网整定计算算法及软件的开发与推广工作。多端柔性直流配电网保护装置作为一种自动控制装置，为了使其满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的四性要求，必须合理地设置保护定值，以确保各个保护间的配合关系。作为计算多端柔性直流配电网保护装置定值的手段，多端柔性直流配电网保护整定计算是多端柔性直流配电网保护各项工作中最为重要的一环，没有进行整定计算并确定合理定值的多端柔性直流配电网保护装置是毫无意义的，使多端柔性直流配电网保护装置定值得到可靠的整定计算是保障电网安全运行的前提。随着电力工业的持续发展，电压等级逐步提高，电网规模不断增大，全国已经形成了7个跨省的区域电网，而且随着交流特高压的发展，区域电网间也在逐步实现互联，极大地增加了日常多端柔性直流配电网保护整定计算工作需要处理的网络规模。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其通过设计一种多端柔性直流配电网模型，减少直流配电网的网络损耗和转换器损耗，以实现对直流配电网的保护。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其包括如下步骤：步骤1，建立一种VSC的数学模型，包括：通过对转换器损耗进行适当的建模，依据转换器相电流的多项式函数，分析转换器作为整流器或逆变器时的损耗类型差异；步骤2，制定多端柔性直流配电网潮流算法，包括：分析在适当位置进行DG连接时多端柔性直流配电网络中的转换器损耗对潮流解决方案的影响；步骤3，建立一种多端柔性直流配电网模型，包括：基于配电网上的IEEE33总线，在不同的总线之间增加转换器，从而分析转换器损耗和网络损耗的影响；步骤4，最后通过对多端柔性直流配电系统中的拓扑结构仿真分析，验证所述多端柔性直流配电网模型的可行性和正确性。进一步地，步骤1中所述VSC的数学模型的建立还包括：对VSC站模型及其操作模式分类进行分析，在VSC站的通用模型上，考虑滤波器损耗、相电抗器损耗和变压器阻抗下降因素，形成VSC等效电路模型，在该模型中，VSC变换站成为交流和直流网络之间的基本链路，相电抗器和滤波器母线通过变压器连接到AC网络，并且功率在两个方向上流动；当有功功率从AC侧取出并注入到DC网络时，转换器作为整流器工作，当有功功率从DC侧反向流到AC网络时，转换器作为逆变器工作。进一步地，步骤1中，所述的多项式函数为：其中，A、B和C代表每单位损耗系数，并取决于VSC的转换器损耗的测试数据；Ploss表示总转换器损耗。进一步地，步骤2中所述多端柔性直流配电网潮流算法包括步骤：21)数据输入和单位转换，将所有转移器数据和交直流网络数据转换为单位标么值；22)交流网络的转换器的有功功率注入；23)确定网络类型，如果是交流网络，执行步骤24)，如果是直流网络，执行步骤26)；24)交流网络潮流计算；25)转换器功率和损耗的计算；26)直流网络潮流的计算；27)确定网络类型，如果是交流系统，执行步骤28)，如果是直流系统，则执行步骤25)；28)当计算出交直流系统中的所有未知数之后，通过迭代计算在转换器侧注入交流系统的有功功率Pc,n，它取决于直流松弛节点功率PDC,n和转换器损耗Ploss,n，如下所示：Pc,n＝-PDC,n-Ploss,n；29)确定收敛标准：顺序交直流潮流算法的收敛标准由转换器侧注入交流网络的有功功率的差值设定，如下式所示：其中，“k”和“ε”分别表示潮流迭代次数和收敛检查的容差值；如果结果收敛，则计算结束，否则返回步骤22)，更新当前迭代的配电网的数据。进一步地，步骤3中所述多端柔性直流配电网模型包括：多端柔性直流配电系统中的拓扑结构，以及给定场景下的在该拓扑结构下的分布式能源。进一步地，所述步骤4中所述的多端柔性直流配电系统中的拓扑结构仿真分析包括：1)有的场景在四次迭代中收敛结果；2)给定不同场景下的对比结论。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法设计了一种多端柔性直流配电网模型，减少了直流配电网的网络损耗和转换器损耗，实现了对直流配电网的保护。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中顺序多端柔性配电网潮流算法的流程图；图2是本专利技术具体实施方式中VSC-Station等效电路模型图；图3是本专利技术具体实施方式中多端柔性直流配电网模型-拓扑图；图4是本专利技术具体实施方式中DER容量(DC输出)的增加使网络损耗变化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。1.建立一种VSC的数学模型首先描述VSC站模型及其操作模式分类。VSC站由连接交流和直流网络的所有元件组成。(1)VSC分类基于模块化多电平变换器(MMC)的VSC-MTDC技术具有降低谐波、降低变压器dv/dt应力等优点，可望成为支持VSC-MTDC网络的新技术。VSC通常使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)，电压波形通过脉冲宽度调制(PWM)与相电抗器，直流电容器和低通滤波器合成，这对于阻止高次谐波流动至关重要。PWM基于两级或三级VSC拓扑结构，可实现受控的二级或三级电压输出。本专利技术采用的是转换器建模方法而且不考虑转换器类型。(2)VSC-MTDC功率注入建模与操作在VSC-MTDC多端柔性直流配电系统中，VSC变换站成为了交流和直流网络之间的基本链路。相电抗器和滤波器母线通过变压器连接到AC网络，并且功率可以在两个方向上流动。当有功功率从AC侧取出并注入到DC网络时，转换器作为整流器工作，当有功功率从DC侧反向流到AC网络时，转换器作为逆变器工作。图2展示了VSC的等效电路模型，展示了交流母线，换流变压器，相电抗器，交流滤波器，交流和直流侧转换器模块以及直流母线等不同组件。根据图2中表示的VSC的等效电路模型，在相电抗器后面的VSC表示的是可控电压源，Uc＝Uc∠δc，通过复数导纳法求得，Yc＝Gc+jBc。低通AC滤波器表示为电纳jBf。转换器变压器接口滤波器总线到AC网络由复数导纳表示为Ytf＝Gtf+jBtf。AC和DC总线上的复杂电网侧电压输出分别表示为UDC＝UDC∠δDC和UAC＝UAC∠δAC。因此，滤波器总线电压和接口变压器电压可以分别表示为Uf＝Uf∠δf和Utf＝Utf∠δtf。注入AC网络的功率为PAC、QAC，从转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立一种VSC的数学模型，包括：通过对转换器损耗进行适当的建模，依据转换器相电流的多项式函数，分析转换器作为整流器或逆变器时的损耗类型差异；步骤2，制定多端柔性直流配电网潮流算法，包括：分析在适当位置进行DG连接时多端柔性直流配电网络中的转换器损耗对潮流解决方案的影响；步骤3，建立一种多端柔性直流配电网模型，包括：基于配电网上的IEEE33总线，在不同的总线之间增加转换器，从而分析转换器损耗和网络损耗的影响；步骤4，最后通过对多端柔性直流配电系统中的拓扑结构仿真分析，验证所述多端柔性直流配电网模型的可行性和正确性。

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立一种VSC的数学模型，包括：通过对转换器损耗进行适当的建模，依据转换器相电流的多项式函数，分析转换器作为整流器或逆变器时的损耗类型差异；步骤2，制定多端柔性直流配电网潮流算法，包括：分析在适当位置进行DG连接时多端柔性直流配电网络中的转换器损耗对潮流解决方案的影响；步骤3，建立一种多端柔性直流配电网模型，包括：基于配电网上的IEEE33总线，在不同的总线之间增加转换器，从而分析转换器损耗和网络损耗的影响；步骤4，最后通过对多端柔性直流配电系统中的拓扑结构仿真分析，验证所述多端柔性直流配电网模型的可行性和正确性。2.根据权利要求1所述的一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其特征在于，步骤1中所述VSC的数学模型的建立还包括：对VSC站模型及其操作模式分类进行分析，在VSC站的通用模型上，考虑滤波器损耗、相电抗器损耗和变压器阻抗下降因素，形成VSC等效电路模型，在该模型中，VSC变换站成为交流和直流网络之间的基本链路，相电抗器和滤波器母线通过变压器连接到AC网络，并且功率在两个方向上流动；当有功功率从AC侧取出并注入到DC网络时，转换器作为整流器工作，当有功功率从DC侧反向流到AC网络时，转换器作为逆变器工作。3.根据权利要求1所述的一种多端柔性直流配电网潮流保护定值计算方法，其特征在于，步骤1中，所述的多项式函数为：其中，A、B和C代表每单位损耗系数，并取决于VSC的转换器损耗的测试数据；Ploss表示总转换器损耗。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆翌，裘鹏，宣佳卓，许烽，陈骞，倪晓军，王朝亮，丁超，郑眉，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33