一种柔性直流电网潮流计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性直流电网潮流计算方法，包括：计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；设定所述柔性直流电网的节点的电压初值，并获取最大迭代次数；计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若是，则根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；若否，则修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。本发明专利技术还公开一种柔性直流电网潮流计算系统。采用本发明专利技术实施例，能以较高精度求得系统不同运行模式下的潮流分布，通用性高。

A Power Flow Calculation Method and System for Flexible DC Grid

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流电网潮流计算方法及系统
本专利技术涉及电力系统保护与控制领域，尤其涉及一种柔性直流电网潮流计算方法及系统。
技术介绍
柔性直流输电技术是以电压源型换流器和全控型可关断电力电子器件为核心的新型直流输电方式，是智能电网研究及应用领域具有代表性的关键技术之一。目前已经建成的柔性直流输电工程大部分采用伪双极接线方式，研究适用于伪双极柔性直流电网的潮流计算方法是对潮流进行优化控制的基础。已有的伪双极柔性直流电网潮流计算方法只适用于运行于对称模式的电网系统，即现有技术中的潮流计算方法通用性差，不适用于对称模式和任一条线路因故障被切除的情景。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种柔性直流电网潮流计算方法及系统，能以较高精度求得系统不同运行模式下的潮流分布，通用性高。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种柔性直流电网潮流计算方法，包括：计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；设定所述柔性直流电网的节点电压初值，并获取最大迭代次数；计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若是，则根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；若否，则求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。与现有技术相比，本专利技术公开的柔性直流电网潮流计算方法，首先，计算柔性直流电网的节点导纳矩阵；然后，计算柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若满足，则输出潮流计算的结果，若不满足，则求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，且当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。解决了现有技术中的潮流计算方法通用性差，不适用于对称模式和任一条线路因故障被切除的情景的问题，能以较高精度求得系统不同运行模式下的潮流分布，通用性高。作为上述方案的改进，所述计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵，满足以下公式：其中，i和j表示节点编号，j∈i表示节点i通过线路与节点j相关联；k＝p,n；当k＝p时，表示正极线路对应的电气量，当k＝n时，表示负极线路对应的电气量；表示连接节点i与j的k极输电线路的电导。作为上述方案的改进，所述计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，满足以下公式：其中，ΔWi为换流站i的误差向量；K1和K2为控制系数；当K1＝0，K2＝1时，相当于定直流电压控制；当K1＝1，K2＝0时，相当于定有功功率控制；K1≠0，K2≠0时，相当于下垂控制，K1和K2分别表示下垂控制器对应的功率系数和电压系数；Pi*表示换流站i对应控制器的有功功率参考值；表示换流站i对应控制器的直流电压参考值；表示换流站i对应的k极出线的对地电压,p为正极，n为负极；Pi表示换流站i从交流系统接收的有功功率。作为上述方案的改进，所述求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，满足以下公式：其中，ΔUp(k)为待求解的正极节点电压的修正量向量；ΔUn(k)为待求解的负极节点电压的修正量向量；Jp(k)和Jn(k)分别为对应的雅克比矩阵。作为上述方案的改进，所述根据节点电压计算潮流分布，满足以下公式：其中，表示连接节点i与j的k极输电线路的负荷电流。作为上述方案的改进，所述设定所述柔性直流电网的节点电压初值，具体包括：根据所述柔性直流电网的额定电压设定正极和负极线路的节点电压初值。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种柔性直流电网潮流计算系统，包括：节点导纳矩阵计算单元，用于计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；节点电压初值设定单元，用于设定所述柔性直流电网的节点电压初值；最大迭代次数获取单元，用于获取最大迭代次数；误差向量计算单元，用于计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量；判断单元，用于判断所述误差向量是否满足最大容许误差；潮流计算单元，用于当所述误差向量满足最大容许误差时，根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；还用于当所述误差向量不满足最大容许误差时，求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。与现有技术相比，本专利技术公开的柔性直流电网潮流计算系统，首先，节点导纳矩阵计算单元计算柔性直流电网的节点导纳矩阵；然后，误差向量计算单元计算柔性直流电网中换流站的误差向量，判断单元判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若满足，则潮流计算单元输出潮流计算的结果，若不满足，则潮流计算单元求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，且当达到所述最大迭代次数时，潮流计算单元输出潮流计算的结果为不收敛信息。解决了现有技术中的潮流计算方法通用性差，不适用于对称模式和任一条线路因故障被切除的情景的问题，能以较高精度求得系统不同运行模式下的潮流分布，通用性高。作为上述方案的改进，所述计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵，满足以下公式：其中，i和j表示节点编号，j∈i表示节点i通过线路与节点j相关联；k＝p,n；当k＝p时，表示正极线路对应的电气量，当k＝n时，表示负极线路对应的电气量；表示连接节点i与j的k极输电线路的电导。作为上述方案的改进，所述计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，满足以下公式：其中，ΔWi为换流站i的误差向量；K1和K2为控制系数；当K1＝0，K2＝1时，相当于定直流电压控制；当K1＝1，K2＝0时，相当于定有功功率控制；K1≠0，K2≠0时，相当于下垂控制，K1和K2分别表示下垂控制器对应的功率系数和电压系数；Pi*表示换流站i对应控制器的有功功率参考值；表示换流站i对应控制器的直流电压参考值；表示换流站i对应的k极出线的对地电压,p为正极，n为负极；Pi表示换流站i从交流系统接收的有功功率。作为上述方案的改进，所述节点电压初值设定单元具体用于：根据所述柔性直流电网的额定电压设定正极和负极线路的节点电压初值。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种柔性直流电网潮流计算方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种伪双极柔性直流电网典型结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种柔性直流电网潮流计算方法的另一流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种柔性直流电网潮流计算系统的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种柔性直流电网潮流计算方法的流程图；包括：S1、计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；S2、设定所述柔性直流电网的节点电压初值，并获取最大迭代次数；S3、计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；S4、若是，则根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；若否，则求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；S5、当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。值得说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，包括：计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；设定所述柔性直流电网的节点电压初值，并获取最大迭代次数；计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若是，则根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；若否，则求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，包括：计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵；设定所述柔性直流电网的节点电压初值，并获取最大迭代次数；计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，并判断所述误差向量是否满足最大容许误差；若是，则根据节点电压计算潮流分布，以输出潮流计算的结果；若否，则求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，直至所述误差向量满足最大容许误差或修正次数达到所述最大迭代次数；当达到所述最大迭代次数时，输出潮流计算的结果为不收敛信息。2.如权利要求1所述的柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述计算所述柔性直流电网的节点导纳矩阵，满足以下公式：其中，i和j表示节点编号，j∈i表示节点i通过线路与节点j相关联；k＝p，n；当k＝p时，表示正极线路对应的电气量，当k＝n时，表示负极线路对应的电气量；表示连接节点i与j的k极输电线路的电导。3.如权利要求2所述的柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述计算所述柔性直流电网中换流站的误差向量，满足以下公式：其中，△Wi为换流站i的误差向量；K1和K2为控制系数；当K1＝0，K2＝1时，相当于定直流电压控制；当K1＝1，K2＝0时，相当于定有功功率控制；K1≠0，K2≠0时，相当于下垂控制，K1和K2分别表示下垂控制器对应的功率系数和电压系数；Pi*表示换流站i对应控制器的有功功率参考值；表示换流站i对应控制器的直流电压参考值；(k＝p，n)表示换流站i对应的k极出线的对地电压，p为正极，n为负极；Pi表示换流站i从交流系统接收的有功功率。4.如权利要求1所述的柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述求解雅可比矩阵并修正各极线路的节点电压，满足以下公式：其中，△Up(k)为待求解的正极节点电压的修正量向量；△Un(k)为待求解的负极节点电压的修正量向量；Jp(k)和Jn(k)分别为对应的雅克比矩阵。5.如权利要求3所述的柔性直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述根据节点电压计算潮流分布，满足以下公式：其中，表示连接节点i与j的k极输电线路的负荷电流。6.如权利要求1所述的柔性直流电网潮流计算方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张野，洪潮，张帆，杨健，李俊杰，孙鹏伟，李霞林，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，天津大学，
类型：发明
国别省市：广东,44