[发明专利]一种柔性直流配电网的运行域求解方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流配电网的运行域求解方法，主要包括：建立柔性直流配电网运行域数学模型；根据柔性直流配电网DistFlow支路潮流线性化方法，获取馈线段功率关于节点功率的线性化表达式和节点电压关于节点功率的线性化表达式，其中，考虑包含下垂节点和/或换流站运行方式有切换情况的因素；在换流站每种运行方式下，使由负荷功率表示的馈线段功率、换流站功率、节点电压满足柔性直流配电网运行域数学模型中的不等式约束，形成关于负荷功率的线性不等式组并求解，将各种换流站运行方式下求解结果取并集，得到不计网损的运行域表达式；最后，考虑网损，修正运行域表达式，得到柔性直流配电网的运行域。

技术领域

本发明属于柔性直流配电网调度与运行技术领域，尤其涉及一种柔性直流配电网的运行域求解方法。

背景技术

近年来，配电网“源荷”的直流特征日益明显，相比于交流配电网，直流配电网更利于光伏等直流电源以及电动汽车等直流负荷的接入。另一方面，城市用电负荷日益密集，交流配电网面临线路走廊紧缺、供电容量扩展受限的问题，而直流配电网能有效提高供电容量，增加供电半径。在此背景下，基于电压源换流器(VSC)的柔性直流配电网成为研究热点。

为实现柔性直流配电网的安全运行，有反映柔性直流配电网下垂控制下功率和电压平衡状态的评价指标提出^[1]，为柔性直流配电网实时调度提供了安全性判据；也有柔性直流配电网双时间尺度调度策略提出^[2]，通过优化下垂系数改善电压分布、考虑控制器对不平衡功率响应来提高安全性能。上述文献均未确定柔性直流配电网的调度运行边界，难以获得柔性直流配电网整体安全性测度与工作点安全裕度，不利于实现柔性直流配电网安全态势感知和预防控制。

域是系统在给定约束下的最大允许运行范围，确定域是研究一个系统的基本问题。确定域后，很容易根据工作点是否在域内来判断系统状态是否安全，还可采取预防控制措施，提高安全裕度。准确刻画域边界后，调度员才敢于将系统运行于接近边界的区域，从而有助于提高系统效率。有学者针对交流配电网，提出了配电安全域(DistributionSystem Security Region,DSSR)的概念和方法^[3]，其方法体现出速度快、可观测、安全信息丰富的优势。

目前，DSSR研究很多都基于N-1安全准则，但在大部分时间，N-1事件概率并不高，即使工作点越出N-1边界，当满足正常运行约束，配电网仍可正常运行，调度员既可采取预防控制措施，也可暂时观察不采取措施，但前提是能清晰界定系统的正常运行范围，即运行域。目前提出有主动配电网中DG和微网运行域的概念、模型与算法^[4]，但因采用仿真法，没有得到运行域解析表达式，运算速度有待提高。也有交流配电网的运行域模型建立^[5]，并得到了交流配电网运行域解析表达式。

柔性直流配电网也存在最大允许运行范围，通过运行域研究，能刻画柔性直流配电网的调度运行边界。柔性直流配电网闭环运行时馈线段功率无法用上下游负荷表示，其潮流较复杂且有特定控制策略，包括主从控制、电压裕度控制、下垂控制策略，故现有交流配电网运行域模型不再适用于柔性直流配电网运行域求解。

[参考文献]

[1]CHEN Aikang,XIE Da,YU Songtao,et al.Comprehensive evaluation indexbased on droop control for DC distribution system dispatching[J].International Journal of Electrical PowerEnergy Systems,2019,106:528-537.