[发明专利]一种基于HVAC和LCC-VSC HVDC混合系统的潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于HVAC和LCC‑VSC HVDC混合系统的潮流计算方法，主要步骤为：1)建立交直流混联系统模型；所述交直流混联系统模型主要包括交直流混联VSC换流站模型和交直流混联LCC换流站模型；2)对交直流混联系统进行协调控制；3)利用基于泰勒级数展开的牛顿‑拉夫逊法对交直流混联系统的稳态潮流计算。本发明考虑了下垂控制机制，丰富了交直流混合系统稳态分析的多控制场景应用，充分结合了LCC和VSC两者优势并提出了混合HVDC系统控制机制，有利于对交直流混合系统进行稳态潮流分析。

技术领域

本发明涉及潮流计算领域，具体是一种基于HVAC和LCC-VSC HVDC混合系统的潮流计算方法。

背景技术

随着全球对环境污染、全球变暖、能源和资源危机等问题的日益关注，可再生能源发电成为近年来备受关注的话题。然而，如何高效、低成本地整合和传输可再生能源仍然是一个关键的挑战。同时，高压直流(HVDC)被证明是解决可再生能源整合问题的一个较好的解决方案。截至目前，已有两种成熟的HVDC技术可供选择：LCC-HVDC(基于电流源换流站的高压直流输电)和VSC-HVDC(基于电压源换流站的高压直流输电)。为了充分发挥各自的优势，LCC和VSC相结合的混合交直流系统受到了越来越多的关注。更重要的是，最近的研究表明，混合型交直流系统具有故障自清除能力。

潮流计算是电力系统的三大计算之一，是电力系统稳态运行与控制的基础。交直流混联系统的常规潮流计算是交直流混联系统最基础的研究课题之一，它是安全性分析、机电暂态稳定性分析、电磁暂态稳定性分析的基础，机电暂态分析与电磁暂态分析首先需要给定初始状态，而初始状态的给定就需要进行常规潮流计算；同时其也是交直流混合系统运行可靠性的重要依据。因此，研究交直流混合系统常规潮流的模型与算法，以获得快速、精确、实用的确定性潮流结果是交直流混合系统稳态分析的基础，有着重要的研究意义与应用价值。

在求解技术上，传统的交替迭代法易于实现，因为它可以使MTDC系统嵌入到现有的交流潮流软件中。然而，交替迭代法的收敛性较差，需要寻找更加先进的计算方法。过去，基于纯LCC或者纯VSC技术的交直流潮流求解已经做了大量的研究，因此针对这类问题的潮流算法已经相当成熟。遗憾的是，在这些研究中，没有建立精确的换流站模型，从而忽略了换流站的功率损耗，导致结果与实际情况相差太大；此外，由于没有考虑下垂控制机制，限制了交直流混合系统稳态分析的多场景应用；虽然目前考虑纯LCC或纯VSC系统的潮流已经成熟，但LCC和VSC换流站分别存在不同的模型和控制方程，两者各有长短。因此，在建立精确的换流站模型前提下，结合LCC和VSC两者优势并充分考虑混合HVDC系统协调控制策略的交直流混合系统的潮流分析算法亟待研究。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于HVAC和LCC-VSC HVDC混合系统的潮流计算方法，主要包括以下步骤：

1)建立交直流混联系统模型。所述交直流混联系统模型主要包括交直流混联VSC换流站模型和交直流混联LCC换流站模型。

进一步，VSC换流站电路为：交流母线节点依次串联换流变压器、滤波器、换相电抗器和VSC节点。直流节点连接VSC换流站的直流侧。

交流系统一共有n_ac个交流节点，其中包含一个平衡节点，n_PQ个PQ节点和n_PV个PV节点。

VSC换流站包含n_VSC个节点。

1.1)建立交直流混联VSC换流站模型的主要步骤如下：