[发明专利]基于VSC潮流计算模型的交直流混合系统潮流计算方法

说明书

一种基于电压源换流器的交直流混合系统潮流计算方法，包括：输入系统原始数据和对变量的初始化；建立VSC潮流计算模型；直流侧系统潮流计算；交流侧系统潮流计算；混合系统潮流计算结束，输出数据。本发明大大减少了混合系统的变量和方程个数，同时还能有效避免采用交替迭代法求解混合系统潮流计算时交直流系统间多次交替迭代问题。与现有VSC潮流计算模型相比，本发明用于求解混合系统潮流计算时，可大大减少计算量，从而提高潮流计算的效率。适合用于交直流混合系统的潮流计算。

技术领域

本发明属于电力系统分析技术领域。

背景技术

直流技术在地下城市输电、海底电缆输电、分布式电源并网、系统多方式运行切换等方面具有突出的优势，同时其在电压变换方面的劣势也由于电力电子技术的不断发展和日臻完善得到了明显改善，尤其是电压源换流器的出现，因此基于VSC的直流电网将是未来电网的一个发展趋势，而包含VSC的交直流混合系统(包括交流侧系统、直流侧系统和电压源换流器三部分，其中交流侧系统和直流侧系统通过电压源换流器连接)潮流计算将成为一项重要的研究内容。由于单纯的交流系统潮流计算和直流系统潮流计算方法已经较为成熟，因此建立一个高效的VSC潮流计算模型将是解决混合系统潮流计算的关键。

现有交直流混合系统包括混合输电网、混合配电网以及近年来迅速发展起来的混合微电网三大典型系统，求解这些交直流混合系统的潮流计算的方法可分为两大类：交替迭代法和统一求解法。交替迭代法由于处理VSC控制策略的灵活性以及对单侧潮流计算方法的良好继承性而被广泛采纳。但该方法在现有VSC潮流计算模型下用于求解交直流混合系统潮流计算时有一个共同缺点：交直流混合系统潮流计算需要多次交替迭代才能完成，而每一次的单侧交流或直流潮流计算都需多次迭代才能完成，降低了潮流计算的效率。有学者通过调整VSC的有功控制参量，成功地避开了交流潮流和直流潮流的多次交替迭代，但这种调整方法需对换流器采用定无功控制策略的交流出口节点无功方程另做额外处理，在混合系统换流器数目较多的场合，系统的方程和变量会大大增加；此外，要精确地调整换流器的有功控制参量，也显得十分困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有VSC潮流计算模型用于求解混合系统潮流计算的不足，对VSC潮流计算模型进行重塑，公布了一种基于VSC潮流计算模型的交直流混合系统潮流计算方法。本发明能够避免交直流系统间多次交替迭代问题，同时大大减少混合系统的潮流计算量。

一种基于VSC潮流计算模型的交直流混合系统潮流计算方法，只需首先建立VSC潮流计算模型，然后根据待求解交直流混合系统单侧子系统的网络特性选择相应的求解方法，然后按顺序分别进行一次直流侧潮流计算和交流侧潮流计算即可，具体的步骤包括：

步骤1：输入系统原始数据和对变量的初始化；

步骤2：建立VSC潮流计算模型；

本发明所述VSC潮流计算模型是将电压源换流器等效为一个理想换流器和一条直流侧的换流器支路的串联组合。其中，理想换流器可无损耗的传递交直流系统间的能量；换流器支路用于模拟能量流过换流器的损耗。所述VSC潮流计算模型具体为：

(1)在直流侧系统增加一个直流节点t，该节点位于理想换流器和换流器支路之间。

(2)理想换流器的两端分别为交流节点f和直流节点t，换流器支路的两端分别为直流节点t和直流节点h，理想换流器和换流器支路通过直流节点t连接。