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技术方案

本发明专利技术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。

An alternating current iteration method for AC / DC hybrid systems with flexible DC

The invention provides an alternating iterative power flow calculation method for AC-DC hybrid system with flexible DC to solve the power flow calculation problem of AC-DC hybrid system with flexible DC. It includes: collecting the circuit and node parameters of AC/DC hybrid power grid, in which the type and parameters of virtual node on the valve side of connecting transformer are determined by the corresponding converter control mode and setting value; calculating DC power flow, removing the corresponding column of DC Jacobian matrix if the DC variable crosses the boundary; and repairing it with the result of DC power flow calculation. The virtual node and AC bus voltage at the valve side of the transformer are calculated as the known values of the next DC power flow iteration; the convergence of AC and DC power flow is judged; and the control angle of the converter is compared with the virtual node and the AC bus voltage of the converter. If the phase angle difference of voltage is less than the calculation precision, it will converge and quit operation, otherwise it will return to DC power flow calculation.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及电力系统潮流计算，特别涉及一种含柔直的交直流混合系统潮流交替迭代计算方法。
技术介绍
目前在含传统直流的交直流混合系统潮流算法已经取得比较丰富的成果，计算方法主要分为两大类：统一迭代法和交替迭代法(解耦算法)。但对于含柔性直流的交直流混合系统潮流计算方法尚未成熟，与含传统直流的计算方法相比，两者由于在物理上、控制变量上等有较大的区别，不能完全等同。近年来，人们对含柔性直流的交直流混合系统潮流计算提出了很多方法，但一方面受限于柔性直流控制方式的多样复杂性，另一方面潮流计算的模型仍有很大程度的简化。本专利技术基于交替迭代计算方法，提出一种将联结变压器阀侧节点(虚拟节点)纳入交流潮流迭代过程，并区别整流、逆变侧直流潮流方程，计及换流器控制角的收敛条件的含柔性直流的交直流混合系统潮流计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决含柔性直流的交直流混合系统潮流计算的问题。本专利技术提出一种基于交替迭代法的含柔性直流的交直流混合系统潮流计算方法，包括以下步骤：(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lmax；(2)采集第i个节点参数，包括PQ节点发电机注入有功PGi、注入无功QGi、有功负荷PDi、无功负荷QDi，或PV节点发电机注入有功PGi、有功负荷PDi、节点电压幅值Ui，或平衡节点电压幅值Ui及相角θi，确定PQ节点个数npq；采集节点i和节点j之间的交流线路参数，包括线路电阻rij、线路电抗xij、线路接地电纳bij、变压器变比kij，并利用这些参数计算出节点导纳Yij＝Gij+jBij；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Udk和交流无功功率Qck控制、定虚拟节点有功功率Pck和交流无功功率Qck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Udk和虚拟节点电压Uck控制、定虚拟节点有功功率Pck和虚拟节点电压Uck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Rdkt；(3)设定第i个交流节点交流电压初值Ui、相角初值θi；设定第k个VSC换流器直流电压初值Udk、直流电流初值Idk、控制角初值δk、调制比初值Mk，如不为定有功功率控制还需设定有功功率初值Pck；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；(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|Ysk|∠αk形成直流潮流方程ΔDl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Udk控制时需去除由计算得ΔXl，并更新直流变量矩阵Xl+1＝Xl+ΔXl；上述直流潮流方程ΔD由式(2)～式(5)得到：式(2)～式(5)包含变量：与第k个VSC换流器相连的联结变压器线路导纳Ysk及线路阻抗角余角换流器调制比Mk即调制度与电压利用率的乘积，Mk≤1；第k个换流器与第j个换流器间的互电导Gdkj；第k个联结变压器母线交流电压Usk；k∈Rec表示第k个换流器是整流器，k∈Inv表示第k个换流器是逆变器。直流潮流雅克比矩阵由式(6)～式(17)得到：k≠j时，k＝j时，(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；(6)利用直流变量Xl+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|Ysk|∠αk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；上述更新非定有功控制的VSC换流器吸收或送出的有功功率，由式(18)获得：(7)交流潮流计算，即其中且H是(n-1)×(n-1)阶方阵，其元素为N是(n-1)×npq阶矩阵，其元素为K是npq×(n-1)阶矩阵，其元素为L是npq×npq阶方阵，其元素为更新虚拟节点电压幅值Uck和相角θck、联结变压器交流母线侧电压幅值Usk和相角θsk；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：(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lmax，是则返回步骤(4)，否则结束并且交直流潮流计算不收敛。上述收敛条件如式(20)所示：与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)所提出的含柔性直流的交直流潮流模型更精确；(2)所提出的含柔性直流的交直流潮流算法针对换流器不同控制方式进行了相应的改变，并依此提出了考虑控制角的收敛条件，进一步提高算法的准确性。附图说明图1是本专利技术的VSC-HVDC稳态等效图。图2是本专利技术的含柔性直流的交直流混合系统潮流交替迭代算法流程示意图。具体实施方式以下结合附图进行进一步说明。本专利技术提出一种基于交替迭代法的含柔性直流的交直流混合系统潮流计算方法，包括以下步骤：(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lmax；(2)采集第i个节点参数，包括PQ节点发电机注入有功PGi、注入无功QGi、有功负荷PDi、无功负荷QDi，或PV节点发电机注入有功PGi、有功负荷PDi、节点电压幅值Ui，或平衡节点电压幅值Ui及相角θi，确定PQ节点个数npq；采集节点i和节点j之间的交流线路参数，包括线路电阻rij、线路电抗xij、线路接地电纳bij、变压器变比kij，并利用这些参数计算出节点导纳Yij＝Gij+jBij；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Udk和交流无功功率Qck控制、定虚拟节点有功功率Pck和交流无功功率Qck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Udk和虚拟节点电压Uck控制、定虚拟节点有功功率Pck和虚拟节点电压Uck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Rdkt；(3)设定第i个交流节本文档来自技高网...

【技术保护点】
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lmax；步骤(2)采集第i个节点参数，包括PQ节点发电机注入有功PGi、注入无功QGi、有功负荷PDi、无功负荷QDi，或PV节点发电机注入有功PGi、有功负荷PDi、节点电压幅值Ui，或平衡节点电压幅值Ui及相角θi，确定PQ节点个数npq；采集节点i和节点j之间的交流线路参数，包括线路电阻rij、线路电抗xij、线路接地电纳bij、变压器变比kij，并利用这些参数计算出节点导纳Yij＝Gij+jBij；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Udk和交流无功功率Qck控制、定虚拟节点有功功率Pck和交流无功功率Qck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Udk和虚拟节点电压Uck控制、定虚拟节点有功功率Pck和虚拟节点电压Uck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Rdkt；步骤(3)设定第i个交流节点交流电压初值Ui、相角初值θi；设定第k个VSC换流器直流电压初值Udk、直流电流初值Idk、控制角初值δk、调制比初值Mk，如不为定有功功率控制还需设定有功功率初值Pck；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：...

【技术特征摘要】
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lmax；步骤(2)采集第i个节点参数，包括PQ节点发电机注入有功PGi、注入无功QGi、有功负荷PDi、无功负荷QDi，或PV节点发电机注入有功PGi、有功负荷PDi、节点电压幅值Ui，或平衡节点电压幅值Ui及相角θi，确定PQ节点个数npq；采集节点i和节点j之间的交流线路参数，包括线路电阻rij、线路电抗xij、线路接地电纳bij、变压器变比kij，并利用这些参数计算出节点导纳Yij＝Gij+jBij；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Udk和交流无功功率Qck控制、定虚拟节点有功功率Pck和交流无功功率Qck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Udk和虚拟节点电压Uck控制、定虚拟节点有功功率Pck和虚拟节点电压Uck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Rdkt；步骤(3)设定第i个交流节点交流电压初值Ui、相角初值θi；设定第k个VSC换流器直流电压初值Udk、直流电流初值Idk、控制角初值δk、调制比初值Mk，如不为定有功功率控制还需设定有功功率初值Pck；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；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|Ysk|∠αk形成直流潮流方程ΔDl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Udk控制时需去除由计算得ΔXl，并更新直流变量矩阵Xl+1＝Xl+ΔXl，；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松光，黄辉，陈光侵，文安，魏承志，许树楷，蔡璐璇，余江，李洁，陈俊，陈涛，陈名，江浩侠，董华梁，刘琨，屠卿瑞，周月宾，陈亦平，苏寅生，黄维芳，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司汕头供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44