[发明专利]一种直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法

说明书

本发明电力运行的技术领域，更具体地，涉及一种直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法，包括：对直流配电系统进行等效拓扑得到输电网络导纳矩阵Y；获得每个节点注入输电网络的电流；当变换器处于下垂控制时，计算输出电压u_s；基于输出电压u_S的表达式及恒功率负载的伏安特性，得到直流配电系统稳态工作点表达式以及直流配电系统的潮流方程；结合直流配电系统可行解的充分条件T，采用迭代算法计算潮流解。本发明基于数值型的系统存在性条件，可快速评估负载接入和电压突变后系统的潮流解存在性，获知直流配电系统的运行状态；且本发明充分利用了电路系统的自身特性，提出了基于闭区间套定理的方法，得到保守性更低的潮流解存在性条件。

技术领域

本发明涉及电力运行的技术领域，更具体地，涉及一种直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法。

背景技术

随着光伏、储能电池等直流型电源以及电动汽车、数据服务站等直流负载比重的增加，直流配电系统的应用需求将越来越大。目前，国内对配电网的研究主要集中在交流配电网，相比交流配电网，直流配电网具有以下优势：转换环节少，转换损耗率低且可靠性高；不存在无功，传输效率高；不存在频率同步问题，更易于可再生能源并网以及系统的稳定性。因此，直流配电系统得到了越来越广泛的应用。

在直流配电系统中，负载一般通过一个DC/DC或者DC/AC变换器与直流母线相连。当负载端变换器的响应较快时，整个负载呈现负阻抗特性，即可等效为恒功率负载。为了保证直流配电系统能稳定可靠运行，电压稳定性至关重要。目前，关于直流配电系统的稳定性研究大多集中在系统的小信号稳定性，即工作点附近的稳定性，并提出了相应的稳定化控制策略。然而，当直流配电系统规模较大、负载较多以及线路阻抗较高时，由于线路损耗的缘故，随着负载的增大，系统可能失去平衡点，从而导致电压坍塌，采用上述方法无法控制电压稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种下垂控制模式下直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法，得到保守性低的潮流解存在性条件，快速地评估负载接入和电压突变后系统的潮流可行解存在性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法，所述直流配电系统为由n个变换器节点和m个负载节点组成的网状结构，所述变换器节点与负载节点连接，相邻的负载节点电连接；所述分析方法包括以下步骤：

S10.利用图论理论，对所述直流配电系统进行等效拓扑得到输电网络导纳矩阵Y；根据欧姆定律，得到每个节点注入输电网络的电流[i_s,i_L]^T，其中i_s为变换器节点的输出电流，i_L为负载节点注入网络的电流；

S20.当变换器处于下垂控制时，计算获得输出电压u_s的表达式；

S30.基于输出电压u_S的表达式及恒功率负载的伏安特性，得到直流配电系统稳态工作点表达式以及直流配电系统的潮流方程；

S40.结合直流配电系统可行解的充分条件T，采用迭代算法计算潮流解。

本发明的直流配电系统潮流解的存在性与稳定性分析方法，在下垂控制模式下进行，包括建立直流配电系统潮流数学模型，通过闭区间套定理得到系统存在潮流可行解的充分条件。将参考电压矩阵、最大负载参数矩阵、线路参数矩阵代入充分条件中，判定潮流可行解存在性。本发明的分析方法可对大规模复杂网络的潮流解进行快速计算，避免了规模的非线性连续潮流求解问题，对系统结构无特定要求，适用范围广泛，计算过程简化，可有效分析复杂直流微电网的稳定性；且本发明通过迭代算法快速地评估负载接入和电压突变后系统的潮流解存在性，可降低存在性条件和保守性，能够更准确地计算负载上限。