[发明专利]考虑换流装置的混合配电网潮流统一获取方法及装置

权利要求书

1.考虑换流装置的混合配电网潮流统一获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据交直流混合配电网中换流装置的运行特征以及交、直流侧的电压关系，获取换流装置的控制系统模型；

对交流配电网和直流配电网系统的节点特征进行分析，并根据交流配电网和直流配电网当中的节点特征对节点进行分类；

分别构建交流配电网和直流配电网的潮流模型，并对交直流有功边界方程进行修正，获得交直流系统潮流统一计算模型；

采用牛顿拉夫逊法对获得的交直流系统潮流统一计算模型进行求解，在每次交直流潮流收敛后，需对每个换流装置进行功率越限检查，若发现越限后，调整并更新换流装置的控制策略，然后重新运行交直流潮流直至收敛；

构建的交流配电网潮流模型为：

交流系统在直角坐标形式下的节点有功和无功功率方程分别为：

其中，为节点i的电压向量，e_i为电压实部分量，f_i为电压虚部分量，S_i＝P_i+jQ_i为节点i的注入复功率，P_i为有功功率，Q_i为无功功率，Y_ij＝G_ij+jB_ij为节点i和节点j之间的导纳，G_ij为电导，B_ij为电纳；

对于任意未与换流装置相连的交流节点i，有如下有功和无功不平衡方程成立：

ΔP_i＝P_Gi-P_Li-P_i

ΔQ_i＝Q_Gi-Q_Li-Q_i

其中，ΔP_i和ΔQ_i分别为有功功率和无功功率偏差，P_Gi和Q_Gi为产生的有功功率和无功功率，P_Li和Q_Li为消耗的有功功率和无功功率，P_i和Q_i为注入的有功功率和无功功率；

对于换流装置相连的交流节点i，其有功功率和无功功率有如下关系式成立：

ΔP_c＝P_Gc-P_Lc-P_c-P_{conv_k}

ΔQ_c＝Q_Gc-Q_Lc-Q_c+Q_{conv_k}

其中，ΔP_c和ΔQ_c分别为有功功率和无功功率偏差，P_Gc和Q_Gc为产生的有功功率和无功功率，P_Lc和Q_Lc为消耗的有功功率和无功功率，P_c和Q_c为注入的有功功率和无功功率，P_{conv_k}和Q_{conv_k}为第k台VSC注入的有功和无功功率；

构建的直流配电网潮流模型为：

包含m个终端的直流配电网母线i注入的有功功率方程为：

式中，V_i^d为母线i的电压，为母线j的电压，P_i^d为母线i注入的有功功率，为母线i与母线j之间的电导；

对于任意未与换流装置相连的直流母线i，其有功不平衡方程为：

其中，ΔP_i^d为有功功率偏差值，为生成有功功率，为消耗的有功功率，P_i^d为注入的有功功率；

当母线i与换流装置相连时，其对应的有功不平衡方程需要考虑交直流的交换功率，以注入直流母线r的功率方向为正方向，有：

其中，为母线有功功率偏差值，为生成有功功率，为消耗的有功功率，P_r^d为注入的有功功率，P_{conv_k}和P_{loss_k}为第k台VSC的注入功率和损耗功率；

对于电压幅值给定的母线l，有如下关系式成立：

ΔV_l^d＝V_l^dref-V_l^d＝0

其中，ΔV_l^d为母线电压偏差值，V_l^dref给定的母线电压参考值，V_l^d为母线电压测量值；

对交直流有功边界方程进行修正的方法为：

与换流装置相连的节点i的交流有功不平衡方程与直流有功不平衡方程相加，获得公共连接点c新的有功不平衡方程为：

其中，ΔP_c∑为公共连接点的总有功功率偏差；

所述换流装置的控制系统模型考虑了VSC换流器的电压调制比；VSC换流器交、直流侧的电压满足如下关系：

式中，M_k为第k个VSC换流器的电压调制比，V_r^d为直流侧电压；设调制比的基准值为其中，V_B为VSC交流侧基准电压，为VSC直流侧基准电压；μ为调制模式系数，其具体取值为：当采用空间矢量脉宽调制时μ＝1，当采用正弦脉宽调制时那么即可获得标幺制下的电压方程为：

所述换流装置的控制系统模型还考虑了VSC的损耗，VSC损耗计算方法如公式(8)所示：

其中，P_{loss_k}为功率损耗，A、B和C为损耗系数，I_c为流过VSC交流侧电流幅值，其具体值可通过公式(9)求出：

所述换流装置的控制系统模型还考虑了VSC的容量限制，如公式(10)所示：

当VSC有功功率或无功功率越限时，相应的有功或无功会设置在边界值；当VSC运行在恒电压的无功控制模式下，当无功功率达到限额值时，VSC的无功功率维持在该限额值处，此时VSC的控制模式由恒电压控制变成了恒功率控制。