一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法技术

本发明专利技术涉及一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法，与现有技术相比解决了难以建立计及能量路由器混合配电网络潮流模型的缺陷。本发明专利技术包括以下步骤：混合配电网络信息典型结构的建模；建立能量路由器稳态模型；混合配电网络潮流模型的建立；求解混合配电网络潮流模型。本发明专利技术基于对交直流混合配电网络拓扑结构的分析，建立了计及能量路由器的交直流混合配电网模型，提出了适应性更强的考虑修正步长

【技术实现步骤摘要】
一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法


[0001]本专利技术涉及电力系统配电网运行分析
，具体来说是一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法。

技术介绍

[0002]近些年交流配电网以规划铺设方便、工程实践成熟、运维经验丰富等优势成为目前配电领域的主要形式，但由于与配电网相关的新技术、新设备、新元素不断发展，影响着配电网建设规划的同时，也带来了经济性、稳定性等许多挑战。传统配电结构亟需更为灵活、经济、环保的配电形式来解决低压配电系统存在的这些问题。目前的研究集中在交直流混合配电网，交直流混合配电网络节点类型、数量较多，并网元素也较为丰富，因此网络间的潮流、控制都将更加复杂，需对传统的电能集中协调控制进行灵活调整，目前基于能量路由器(energy router,ER)组网的灵活配电网络能够有效的解决上述问题。
[0003]基于能量路由器组网的灵活配电网络结构，建立计及ER的交直流混合配电网络潮流计算模型，可指导交直流混合配电网的合理规划建设及设备布点工作的进行，实现混合配电网的安全、优质、经济运行。传统的混合网络求解算法在收敛性和计算速度两方面不能很好的做到完美的统一，且计及能量路由器的混合配电网络潮流模型较为复杂，如何兼顾收敛性和求解计算速度甚为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中难以建立计及能量路由器混合配电网络潮流模型的缺陷，提供一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法来解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法，包括以下步骤：
[0007]11)混合配电网络信息典型结构的建模：读取混合配电网络信息，并基于牛顿
‑
拉夫逊法对混合配电网络典型结构进行稳态建模；
[0008]12)建立能量路由器稳态模型：基于能量路由器的分层级式电力电子结构，建立多端口接入的能量路由器稳态模型；
[0009]13)混合配电网络潮流模型的建立：建立计及能量路由器的混合配电网络潮流模型；
[0010]14)求解混合配电网络潮流模型：引入修正步长
‑
自适应乘子优化方法，基于能量路由器参数及控制方式求解混合配电网络潮流模型。
[0011]所述建立能量路由器稳态模型包括以下步骤：
[0012]21)设定多端口接入的能量路由器稳态模型包括交流端口稳态模型和直流端口稳态模型；
[0013]22)对交流端口稳态模型建模：
[0014]基于标准化ER的电力电子架构，若节点i接在ER交流端口，其电压为U
i
∠θ
i
，该点对应ER新增节点h，其交流电压为U
h
∠θ
h
，则δ
ih
＝δ
i
‑
δ
h
；
[0015]节点i与节点h间电抗为Y
ih
＝G
ih
+jB
ih
，端口电容为B
si
，则注入i的有功、无功功率如下：
[0016][0017]式中：为节点i的有功、无功功率；G
ih
，B
ih
为节点间电导、电纳；B
si
为端口电容；δ
ih
为节点间相角差；
[0018]注入节点h的有功功率为
[0019][0020]式中：为注入节点h的有功功率；G
ih
，B
ih
为节点间电导、电纳；δ
ih
为节点间相角差；
[0021]内部损耗一同等效至端口阻抗，则ER内部汇集母线的功率与相同；
[0022]k
h
为该端口电压变比，ER内部汇集母线电压E
er
为
[0023][0024]式中：E
er
为ER内部汇集母线电压，U
h
节点h的电压，k
h
为端口电压变比；该交流端口损耗满足
[0025][0026]式中：为节点i的有功功率，为端口注入ER内部汇集母线有功功率；
[0027]23)对直流端口稳态模型建模：
[0028]基于ER中的直流端口，其端口模型基于DC/DC变换器；
[0029]假设其一次侧接到ER的直流汇集母线电压为E
k
，二次侧连至直流网络电压为E
l
，和为端口两侧有功功率，R
kl
为内部损耗，n为电压变比，满足以下：
[0030][0031]式中：E
k
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，E
l
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，和为端口两侧有功功率，R
kl
为内部损耗，n为电压变比；
[0032]支流端口的功率损耗即为一、二次侧功率差，如下式：
[0033][0034]式中：和为端口两侧有功功率，E
k
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，E
l
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，R
kl
为内部损耗，n为电压变比；
[0035]若ER的交流、直流端口数分别为x、y，忽略静态损耗，则运行损耗
△
P
er,loss
为
[0036][0037]式中：交流端口损耗，直流端口损耗。
[0038]所述混合配电网络潮流模型的建立包括以下步骤：
[0039]31)根据建立的交流端口稳态模型和直流端口稳态模型，将交直流混合网络数学模型与ER统一结合起来，形成计及能量路由器的交直流混合配电网潮流模型；
[0040]32)使用混合配电网络信息的实际值对ER相连的节点进行潮流计算；
[0041]33)若将ER的端口数量视为网络虚拟节点，该网络分为交流、直流网络两部分，其中，交流网络包括原本支路的交流节点与ER提供的交流端口等效节点，直流网络包括原本支路的直流节点与ER提供的直流端口等效节点；
[0042]此时系统潮流方程为：
[0043][0044]式中，为节点的功率方程，为ER控制方程，系统待求电气量x
s
为电压(U
i
,U
h
,E
iso
,E
l
)与相角(θ
i
,θ
h
)；
[0045]34)考虑到ER对于分布式能源的即插即用功能，将ER端口等效为有源输入端口，则注入的交流功率方程为：
[0046][0047]式中，分别为ER的VSC端口注入功率和节点处有功功率，分别为ER的VSC端口注入功率和节点处有功功率，为与之对应的无功功率，为节点间的导纳，δ
k,i
为节点间相角差，U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法，其特征在于，包括以下步骤：11)混合配电网络信息典型结构的建模：读取混合配电网络信息，并基于牛顿
‑
拉夫逊法对混合配电网络典型结构进行稳态建模；12)建立能量路由器稳态模型：基于能量路由器的分层级式电力电子结构，建立多端口接入的能量路由器稳态模型；13)混合配电网络潮流模型的建立：建立计及能量路由器的混合配电网络潮流模型；14)求解混合配电网络潮流模型：引入修正步长
‑
自适应乘子优化方法，基于能量路由器参数及控制方式求解混合配电网络潮流模型。2.根据权利要求1所述的一种计及能量路由器的混合配电网络潮流模型及求解方法，其特征在于，所述建立能量路由器稳态模型包括以下步骤：21)设定多端口接入的能量路由器稳态模型包括交流端口稳态模型和直流端口稳态模型；22)对交流端口稳态模型建模：基于标准化ER的电力电子架构，若节点i接在ER交流端口，其电压为U
i
∠θ
i
，该点对应ER新增节点h，其交流电压为U
h
∠θ
h
，则δ
ih
＝δ
i
‑
δ
h
；节点i与节点h间电抗为Y
ih
＝G
ih
+jB
ih
，端口电容为B
si
，则注入i的有功、无功功率如下：式中：为节点i的有功、无功功率；G
ih
，B
ih
为节点间电导、电纳；B
si
为端口电容；δ
ih
为节点间相角差；注入节点h的有功功率为式中：为注入节点h的有功功率；G
ih
，B
ih
为节点间电导、电纳；δ
ih
为节点间相角差；内部损耗一同等效至端口阻抗，则ER内部汇集母线的功率与相同；k
h
为该端口电压变比，ER内部汇集母线电压E
er
为式中：E
er
为ER内部汇集母线电压，U
h
节点h的电压，k
h
为端口电压变比；该交流端口损耗满足式中：为节点i的有功功率，为端口注入ER内部汇集母线有功功率；23)对直流端口稳态模型建模：基于ER中的直流端口，其端口模型基于DC/DC变换器；假设其一次侧接到ER的直流汇集母线电压为E
k
，二次侧连至直流网络电压为E
l
，和P
ldc
为端口两侧有功功率，R
kl
为内部损耗，n为电压变比，满足以下：
式中：E
k
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，E
l
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，和P
ldc
为端口两侧有功功率，R
kl
为内部损耗，n为电压变比；支流端口的功率损耗即为一、二次侧功率差，如下式：式中：和P
ldc
为端口两侧有功功率，E
k
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，E
l
为一次侧接到ER的直流汇集母线电压，R
kl
为内部损耗，n为电压变比；若ER的交流、直流端口数分别为x、y，忽略静态损耗，则运行损耗
△
P
er,lo...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，朱刘柱，荣秀婷，赵洁，沈玉明，贾陈伊洋，吴润东，王绪利，麻高源，施天成，周帆，高廷峰，朱灿，唐佳杰，方宇迪，何育钦，李蕊，沙广林，张姚，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：