[发明专利]一种轻型高压直流输电系统交替潮流计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统潮流计算领域，特别涉及一种轻型高压直流输电系统交替潮流计算方法及装置。

背景技术

电力系统潮流计算分析是电力系统稳态分析中最基本且最重要的一部分，在电力系统各方面都有巨大的实用价值，潮流分析的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压、网络中的功率分布以及功率损耗等。

轻型高压直流输电系统为交直流混合系统，其潮流计算的任务是：根据交流系统各节点给定的负荷和发电情况，结合各换流器的控制方式，通过计算获得系统中所有节点电压的幅值与相角、各换流器的运行控制参数、直流电压和直流电流。与纯交流系统相比较具有以下特点：首先增加了直流系统变量，交直流系统要通过换流站的特性方程建立数学上的联系；其次交流系统的潮流分布决定于电压大小和相角，而直流系统中的功率分布决定于节点的直流电压；此外直流系统必需对各换流器的运行方式加以确定。

交直流混合电力系统的潮流计算方法可以基本上分为两大类：统一求解法和交替求解法。统一求解法是将交流系统潮流方程和直流系统的方程联立起来，统一求出交流系统和直流系统中所有的未知变量，这种方法具有良好的收敛特性，并且所需的迭代次数和纯交流系统的计算相比非常接近，但是由于增加了新的控制变量及方程，联立方程组的雅可比矩阵恶化，给稀疏技术在求解修正方程式中应用带来困难，且交直流程序不便接口，造成了编程困难，程序的通用性不好；交替求解法则将交流系统潮流方程和直流系统方程分开求解，并交替迭代直到收敛为止，采用交替算法的交直流潮流程序，具有结构清晰、编程简单、程序通用性好等特点，但是由于没有考虑交直流系统之间的耦合，因此收敛性较差、计算效率较低。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种轻型高压直流输电系统交替潮流计算方法及装置。本发明以换流站所联接的交流系统母线为分界，将整个系统分解为交流子系统和直流子系统两部分，在求解交流子系统运行状态变量时，将直流子系统的换流站处理为交流节点上的一个等效PQ或PV节点；在求解直流系统方程组时将交流系统模拟成加在换流器母线上的一个恒定电压。

本发明的交替潮流计算方法包括以下步骤：

步骤1：输入输电系统的给定数据，包括：PQ节点的初始有功功率和无功功率或PV节点的初始有功功率和初始电压、整个电力系统的网络拓扑结构和各个线路的阻抗值；

步骤2：生成输电系统的节点导纳矩阵；

步骤3：确定交流子系统的节点类型，从换流开始，交流母线节点的类型由控制方式确定：直流电压控制、交流无功功率控制和交流有功功率控制、交流无功功率控制为PQ节点；直流电压控制、交流母线电压控制和交流有功功率控制、交流母线电压控制为PV节点；

步骤4：根据输电系统换流器的控制参数设定换流器交流母线节点的参数；

步骤5：设置交替迭代次数k＝0；

步骤6：交流子系统迭代潮流计算；

步骤7：直流子系统迭代潮流计算；

步骤8：检验是否收敛，收敛指标为和若收敛，转至步骤13，否则，转至步骤9；

步骤9：由直流子系统潮流计算结果修正交流子系统参数；

步骤10：交替迭代次数k＝k+1；

步骤11：判断条件k＞k_max是否成立，如成立，则转至步骤12，否则，转至步骤6；

步骤12：不收敛结束；

步骤13：计算各节点功率和线路功率；

步骤14：输出潮流计算结果，包括：系统中所有节点电压的幅值与相角、各换流器的运行控制参数、直流电压和直流电流。

在交流子系统迭代潮流计算中，交流子系统部分的潮流计算模型和纯交流系统的模型类似，用节点功率方程表示，对应的第i个节点的功率不平衡方程式为