[发明专利]一种增广直角坐标下的基于VSC内部修正方程矩阵与交替迭代法的潮流计算方法

说明书

本发明涉及一种增广直角坐标下的基于VSC内部修正方程矩阵与交替迭代法的潮流计算方法，利用增广直角坐标模型中节点电压与节点注入电流的线性化关系以及该模型下雅可比矩阵极高的稀疏率可以提高计算效率的优点，提出了增广直角坐标下VSC（电压源换流器）内部潮流计算的修正方程与雅可比矩阵，建立增广直角坐标下VSC内部潮流模型，将VSC分别与交流网络、直流网络进行解耦，调整有功功率控制，采用原无功功率控制，维持网络结构不变，最后得到增广直角坐标下的交直流解耦潮流算法模型，只需进行一回直流侧潮流计算，一回VSC与交流网络交替迭代计算，减小了雅克比矩阵规模，提高了潮流计算的收敛性与计算效率。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是一种增广直角坐标下的基于VSC内部修正方程矩阵与交替迭代法的潮流计算方法。

背景技术

当前对于混合配电网络的潮流算法主要有统一求解法和交替迭代法，统一求解法计算复杂，雅可比矩阵规模庞大，编程实现难度高，计算时间长，VSC控制方式切换不够灵活，并且对传统的交流算法继承性不高。交替迭代法将交直流网络分开计算，交替收敛，交流网络部分可完全继承传统交流算法，VSC控制方式切换灵活，方便考虑直流系统变量的约束条件和运行方式的调整。采用交替迭代法时，内部循环收敛后，外部循环才能收敛，因此，交替迭代法的收敛性需要改善。

采用增广直角坐标进行潮流计算时，其雅可比矩阵相对于极坐标雅可比矩阵的规模增加了二倍，采用统一求解法进行求解时，雅可比矩阵非常庞大。

为减少交替迭代法中不必要的内部循环，有研究提出将换流器与直流配电网进行解耦，调整有功功率控制方式，采用原无功功率控制方式。这种方法将换流器与交流网络一起进行迭代计算，当涉及到无功功率控制方式时，去除换流器支路，使计算变得更加复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种增广直角坐标下的基于VSC内部修正方程矩阵与交替迭代法的潮流计算方法，只需要进行一回直流侧的潮流计算以及一回VSC与交流网络交替迭代计算，减小了雅克比矩阵规模，提高了潮流计算的收敛性与计算效率。

本发明采用以下方案实现：一种增广直角坐标下的基于VSC内部修正方程矩阵与交替迭代法的潮流计算方法，包括以下步骤：

步骤S1：将电压源换流器VSC分别与交流子网、直流子网进行解耦，得到增广直角坐标下VSC与交流子网、直流子网的功率传输方程；

步骤S2：根据VSC控制方式确定VSC内部修正方程中的失配量与VSC内部迭代计算的迭代变量；

步骤S3：建立VSC内部潮流计算的雅克比矩阵；

步骤S4：写出增广直角坐标下交流子网，直流子网中的潮流模型，结合上述步骤中推导出的VSC内部修正方程与雅可比矩阵，建立增广直角坐标下交替迭代法的潮流模型；

步骤S5：进行直流配电网潮流计算，当直流配电网潮流计算收敛后，确定直流配电网注入VSC中的有功功率；

步骤S6：进行交流网络与VSC的交替迭代潮流计算，当PCC节点电压偏差值小于预设的收敛精度时，该交替迭代法潮流计算收敛，得到潮流计算结果。

进一步地，步骤S1中，增广直角坐标下VSC与交流子网的功率传输方程为：

式(1)中，e_s为PCC节点交流电压实部，f_s为PCC节点交流电压虚部，a_s为 PCC节点注入的交流电流实部，b_s为PCC节点注入的交流电流虚部；P_s为PCC节点注入的有功功率，Q_s为PCC节点注入的无功功率；

增广直角坐标下VSC与直流子网的功率传输方程为：