[发明专利]一种含柔性直流的交直流混合系统潮流交替迭代计算方法

摘要

本发明提供一种含柔性直流的交直流混合系统潮流交替迭代计算方法，以解决含柔性直流的交直流混合系统的潮流计算问题。其具体为：采集交直流混合电网线路及节点参数，其中联结变压器阀侧虚拟节点类型及参数由相应换流器控制方式和设定值确定；进行直流潮流计算，若直流变量越界则去掉直流雅克比矩阵相应的列；利用直流潮流计算结果修正虚拟节点吸收或注入的功率，进行交流潮流计算，计算得到的联结变压器阀侧虚拟节点和交流母线电压作为下一次直流潮流迭代已知量；判断交流和直流潮流是否收敛，并且比较换流器控制角与虚拟节点和换流器交流母线电压的相角差是否小于计算精度，是则收敛并退出运行，否则返回直流潮流计算。

主权项

1.一种含柔性直流的交直流混合系统潮流交替迭代计算方法，其特征在于，包括如下：步骤(1)获取交直流混合系统交流节点数n，其中包含联结变压器阀侧虚拟节点，并对交流节点从1至n进行编号；获取VSC换流器数m，并对VSC换流器从1至m进行编号；定义i，j＝1～n，且i、j的初值为1；定义k，t＝1～m，且k、t的初值为1；定义l为迭代次数，且l的初值为0，设定最大迭代次数l_max；步骤(2)采集第i个节点参数，包括PQ节点发电机注入有功P_Gi、注入无功Q_Gi、有功负荷P_Di、无功负荷Q_Di，或PV节点发电机注入有功P_Gi、有功负荷P_Di、节点电压幅值U_i，或平衡节点电压幅值U_i及相角θ_i，确定PQ节点个数n_pq；采集节点i和节点j之间的交流线路参数，包括线路电阻r_ij、线路电抗x_ij、线路接地电纳b_ij、变压器变比k_ij，并利用这些参数计算出节点导纳Y_ij＝G_ij+jB_ij；采集第k个VSC换流器控制方式及其控制的参数，包括相应联结变压器阀侧虚拟节点应设为PQ节点的两种控制：定直流电压U_dk和交流无功功率Q_ck控制、定虚拟节点有功功率P_ck和交流无功功率Q_ck控制，及相应控制下设定的参数值；相应虚拟节点应设为PV节点的两种控制：定直流电压U_dk和虚拟节点电压U_ck控制、定虚拟节点有功功率P_ck和虚拟节点电压U_ck控制，及相应控制下设定的参数值；采集第k个换流器与第t个换流器之间的直流线路电阻R_dkt；步骤(3)设定第i个交流节点交流电压初值U_i、相角初值θ_i；设定第k个VSC换流器直流电压初值直流电流初值控制角初值调制比初值如不为定有功功率控制还需设定虚拟节点有功功率P_ck初值令迭代次数l＝0；设定迭代精度ε，上述设定直流系统变量迭代初值为：式中k∈CP表示第k个换流器为定有功功率控制，表示第k个换流器不为定有功功率控制；k∈CV表示第k个换流器为定直流电压控制，表示第k个换流器不为定直流电压控制；上标0表示第0次迭代的初值，上标ref表示为设定值，上标N表示为额定值；X_sk表示与第k个换流器相连的联结变压器线路等效电抗；步骤(4)利用换流器直流电压直流电流控制角调制比虚拟节点电压有功功率无功功率联结变压器母线电压联结变压器线路导纳大小|Y_sk|及其线路电抗角∠α_k形成直流潮流方程ΔD^l和直流雅克比矩阵并根据第k个换流器的控制方式去除相应的列，包括定直流电压U_dk控制时需去除由计算得ΔX^l，并更新直流变量矩阵X^l+1＝X^l+ΔX^l；步骤(5)判断调制比是否大于0，是则强制并将第k个VSC换流器的控制方式增加定M控制，返回步骤(4)；判断直流电压是否越界，是则返回步骤(3)并调整定直流电压控制的VSC换流器直流电压设定值，否则继续下一步；步骤(6)利用直流变量矩阵X^l+1、虚拟节点电压联结变压器母线电压和联结变压器线路导纳|Y_sk|∠α_k更新非定有功控制的VSC换流器吸收或送出的有功功率，并分别作为交流潮流计算中虚拟节点的有功负荷和发电机有功功率；步骤(7)交流潮流计算，即其中且其中P_i是节点消耗有功，ΔP_i是i节点有功偏差，ΔQ_h是h节点无功偏差，Q_Gh是节点h注入无功,Q_Dh是节点h负荷消耗无功,Q_h是节点h消耗无功，U_j是第j个节点的电压，U_h是第h个节点的电压，θ_ij是i与j节点间的相角差，θ_hj是h与j节点间的相角差，G_hj是h与j节点间的电导，B_hj是h与j节点间的电纳，H是(n‑1)×(n‑1)阶方阵，其元素为其中θ_j为节点j的相角，N是(n‑1)×n_pq阶矩阵，其元素为K是n_pq×(n‑1)阶矩阵，其元素为L是n_pq×n_pq阶方阵，其元素为更新虚拟节点电压幅值U_ck和相角θ_ck、联结变压器交流母线侧电压幅值U_sk和相角θ_sk，上述虚拟节点及联结变压器交流母线电压幅值和相角的更新由式(19)得到：步骤(8)判断直流潮流和交流潮流计算是否收敛，以及交流迭代得到的第k个联结变压器母线电压相角与虚拟节点电压相角差与第k个换流器的控制角偏差小于设定的精度是否成立，是则结束并且交直流潮流计算收敛；否则判断迭代次数是否小于最大迭代次数l_max，是则返回步骤(4)，否则结束并且交直流潮流计算不收敛。