节点类型扩展的交直流潮流计算方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开一种节点类型扩展的交直流潮流计算方法、系统、设备及介质，涉及电力系统工程技术领域，包括：获取交直流系统中各节点的电力参数，并根据预设的分类规则，对交流节点和直流节点进行分类；以交流电压幅值、相角和直流电压电压幅值为状态变量，构建包括直流节点功率平衡方程和交流节点功率平衡方程的潮流计算模型，对潮流计算模型的雅可比矩阵经零矩阵近似和潮流方程系数矩阵常数化，以进行交流有功潮流、交流无功潮流和直流潮流的解耦计算，提高电力系统调度控制和分析的快速性和准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
节点类型扩展的交直流潮流计算方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及电力系统工程
，特别是涉及一种节点类型扩展的交直流潮流计算方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]电压源换流器（voltage source converter,VSC）是将大量可再生能源整合到交流电网中的最佳解决方案之一，例如海上风力发电。此外，直流电力传输正朝着基于VSC的多端直流系统（VSC based multiterminal direct current, VSC
‑
MTDC）的方向发展，以进一步提高系统的可靠性，VSC通过对有功功率和无功功率的快速独立控制，提高系统的操作灵活性。VSC
‑
MTDC有望成为新型电力系统的组成部分，用于互连不同区域的交流电力系统以及为弱或无源交流电网供电。
[0003]电力系统潮流计算目的是为评估电力系统运行的安全性、经济性及供电质量提供依据。现有的含VSC
‑
MTDC系统的交直流潮流计算方法有：统一迭代法、交替迭代法和对统一迭代法或交替迭代法的改进方法。有研究人员分析了VSC的稳态功率模型和MTDC系统的潮流模型，通过对交流节点和直流节点分类，提出一种含多种VSC
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MTDC控制策略且兼具统一迭代法和交替迭代法优点的交直流潮流计算方法。有研究人员以最小的状态变量集合（交流节点电压幅值、相角和直流节点电压幅值），保持修正方程的雅可比矩阵的稀疏特性，用交流潮流算法的稀疏技术，进一步提高了统一迭代法求解交直流潮流的速度。有研究人员分析了传统交直流迭代算法需要多次交替迭代的原因，调整交、直流系统的边界和VSC有功控制量，进而减小了交直流潮流的交替迭代计算量。
[0004]然而，在含VSC
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MTDC系统的交直流潮流模型的建模上，上述研究均简化了VSC的稳态功率模型，例如忽略滤波器对潮流的影响、将VSC损耗简化为电阻模型，导致计算结果精度较低。若以目前大多数学者所研究的VSC稳态功率模型为基础，构建含VSC
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MTDC系统的交直流系统，这会造成交直流的界限模糊、产生新的节点类型和增加新的节点，进而导致交直流潮流计算复杂化。
[0005]随着多端VSC
‑
MTDC的广泛应用，VSC多样的控制策略导致某些节点的类型异于传统节点，故有必要在潮流计算中引入新的节点类型。有研究人员基于传统节点类型分类的标准，将节点类型扩展到了16种，提出了基于快速分解法的节点类型扩展潮流的求解方法，并给出了直观的潮流可解性判据。在节点类型扩展潮流的基础上，有研究人员在计算远程电压控制模式下系统的电压稳负荷裕度、含统一潮流控制器的潮流、电网电压调节的应用中，均引用了新的节点类型。在含VSC
‑
MTDC系统的交直流系统中，VSC损耗导致节点的某些电气量在潮流计算前是变化的，节点分类标准也会发生变化。
[0006]上述有关交直流潮流的模型、算法的研究和节点类型扩展潮流的研究均丰富了电力系统潮流计算，为进一步研究含VSC
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MTD系统的交直流潮流模型和算法提供参考。但是，目前大多数学者研究的VSC稳态功率模型均考虑了滤波器的影响以及精确的VSC损耗，故潮流精度有进一步提升空间；部分研究学者在潮流计算中仅考虑了VSC
‑
MTDC的主从控制策
略，潮流模型缺乏普适性；在保证潮流模型精度和一般性的前提下，含VSC
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MTD系统的交直流潮流模型中新增了节点类型和节点，增加了潮流计算量，需进一步提高计算速度。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种节点类型扩展的交直流潮流计算方法、系统、设备及介质，以交流电压幅值、相角和直流电压电压幅值为状态变量，构建包括直流节点功率平衡方程和交流节点功率平衡方程的潮流计算模型，提出交流有功潮流、交流无功潮流和直流潮流解耦计算的快速算法，提高电力系统调度控制和分析的快速性和准确性。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种节点类型扩展的交直流潮流计算方法，包括：获取交直流系统中各节点的电力参数，并根据预设的分类规则，对交流节点和直流节点进行分类；以直流电压幅值为状态变量，根据直流节点的类型，以及有功控制方式下注入直流节点的有功功率、直流节点处的发电机功率和负荷功率，构建直流节点功率平衡方程；以交流电压幅值和交流电压相角为状态变量，根据交流节点的类型，以及有功控制方式和无功控制下交流节点的注入、发电机和负荷的有功功率和无功功率，构建交流节点功率平衡方程；根据直流节点功率平衡方程和交流节点功率平衡方程构建潮流计算模型，对潮流计算模型的雅可比矩阵经零矩阵近似和潮流方程系数矩阵常数化，以进行交流有功潮流、交流无功潮流和直流潮流的解耦计算，从而得到交直流系统中各节点的交流电压幅值、交流电压相角、直流电压幅值、各支路功率和发电机输出功率。
[0009]作为可选择的实施方式，所述分类规则为：根据节点电压幅值和节点电压相角是否已知，节点的有功功率平衡方程和无功功率平衡方程是否参与潮流计算，对节点进行分类。
[0010]作为可选择的实施方式，所述直流节点功率平衡方程为：其中，ΔP
dc,i
为直流节点i的有功功率不平衡量；U
dc,i
为直流节点i的电压幅值；P
dcL,i
和P
dcg,i
分别为直流节点i处的发电机功率和负荷功率；表示节点i是否为直流侧节点；P
cdc,i
为注入直流节点i的有功功率；n
d
为直流节点个数；U
dc,j
为直流节点j的电压幅值；Y
dc,ij
为直流电网的节点导纳矩阵Y
dc
中第i行，第j列的元素。
[0011]作为可选择的实施方式，所述交流节点功率平衡方程为：作为可选择的实施方式，所述交流节点功率平衡方程为：其中，ΔP
i
和ΔQ
i
分别为交流节点i的有功功率和无功功率不平衡量；G
ij
+jB
ij
为交
流节点导纳矩阵中第i行，第j列的元素；表示节点i是否为VSC交流侧节点；n
a
为交流节点个数；U
i
和U
j
分别为交流节点i和交流节点j处的电压幅值；为交流节点电压相角；P
c,i
和Q
c,i
分别为交流节点i注入VSC的有功功率和无功功率；P
L,i
和Q
L,i
分别为交流节点i处的发电机有功功率和无功功率；P
g,i
和Q
g,i
分别为交流节点i处的负荷有功功率和无功功率。
[0012]作为可选择的实施方式，所述零矩阵近似的过程为：分析潮流计算模型的雅可比矩阵后，将雅克比矩阵中的导数子矩阵近本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.节点类型扩展的交直流潮流计算方法，其特征在于，包括：获取交直流系统中各节点的电力参数，并根据预设的分类规则，对交流节点和直流节点进行分类；以直流电压幅值为状态变量，根据直流节点的类型，以及有功控制方式下注入直流节点的有功功率、直流节点处的发电机功率和负荷功率，构建直流节点功率平衡方程；以交流电压幅值和交流电压相角为状态变量，根据交流节点的类型，以及有功控制方式和无功控制下交流节点的注入、发电机和负荷的有功功率和无功功率，构建交流节点功率平衡方程；根据直流节点功率平衡方程和交流节点功率平衡方程构建潮流计算模型，对潮流计算模型的雅可比矩阵经零矩阵近似和潮流方程系数矩阵常数化，以进行交流有功潮流、交流无功潮流和直流潮流的解耦计算，从而得到交直流系统中各节点的交流电压幅值、交流电压相角、直流电压幅值、各支路功率和发电机输出功率。2.如权利要求1所述的节点类型扩展的交直流潮流计算方法，其特征在于，所述分类规则为：根据节点电压幅值和节点电压相角是否已知，节点的有功功率平衡方程和无功功率平衡方程是否参与潮流计算，对节点进行分类。3.如权利要求1所述的节点类型扩展的交直流潮流计算方法，其特征在于，所述直流节点功率平衡方程为：其中，ΔP
dc,i
为直流节点i的有功功率不平衡量；U
dc,i
为直流节点i的电压幅值；P
dcL,i
和P
dcg,i
分别为直流节点i处的发电机功率和负荷功率；表示节点i是否为直流侧节点；P
cdc,i
为注入直流节点i的有功功率；n
d
为直流节点个数；U
dc,j
为直流节点j的电压幅值；Y
dc,ij
为直流电网的节点导纳矩阵Y
dc
中第i行，第j列的元素。4.如权利要求1所述的节点类型扩展的交直流潮流计算方法，其特征在于，所述交流节点功率平衡方程为：点功率平衡方程为：其中，ΔP
i
和ΔQ
i
分别为交流节点i的有功功率和无功功率不平衡量；G
ij
+jB
ij
为交流节点导纳矩阵中第i行，第j列的元素；表示节点i是否为VSC交流侧节点；n
a
为交流节点个数；U
i
和U
j
分别为交流节点i和交流节点j处的电压幅值；为交流节点电压相角；P
c,i
和Q
c,i
分别为交流节点i注入VSC的有功功率和无功功率；P
L,i
和Q
L,i
分别为交流节点i处的发电机有功功率和无功功率；P
g,i
和Q
g,i
分别为交流节点i处的负荷有功功率和无功功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孟夏，吴小龙，黄金鑫，杨明，王明强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：