环形直流电网直流侧潮流快速计算方法技术

本发明专利技术公开一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，包括：针对环形直流电网网络拓扑结构与系统运行工况，按照各换流站稳态运行控制方式对换流站进行节点分类；将环形直流电网等效为两端供电网；明确除有功功率分点外其他各节点的功率水平，根据回路电压方程计算功率分点两侧的注入功率；计算网络中其他各支路上的流动功率，得到整个电网直流侧功率分布情况。方法通过对环形直流电网进行合理等效，在等效网络中计算直流功率，从而快速得到直流侧潮流分布，进而准确判断出系统实际的功率分点，为环形直流电网工程的优化运行提供功率分布参考。该方法的适用场景包括环网形式的单一直流电网、混合直流电网以及直流配电网，计算方法具有普适性。方法具有普适性。方法具有普适性。

【技术实现步骤摘要】
环形直流电网直流侧潮流快速计算方法


[0001]本专利技术属于输配电
，具体涉及一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法。

技术介绍

[0002]随着全球能源互联网概念的提出，大电网互联已经成为现在电力系统发展的一个重要方向。美国的“Grid 2030”计划、欧洲的“Super Grid 2050”计划以及我国的张北柔性直流电网工程，其目的均在于利用多种能源形式之间的互补性，克服可再生能源发电间歇性与不稳定性等问题，有效实现新能源汇集外送与新能源消纳，缓解化石能源枯竭的危机。由此可见，发展高压直流电网对大规模电能的远距离输送、促进新能源的并网及消纳、提高区域交流互联电网的安全稳定性等方面具有重要意义，是未来能源互联网必不可少的重要组成部分。
[0003]为了保证直流电网安全稳定运行，兼顾经济性与安全性，对直流电网进行潮流计算必不可少。但近年来，直流电网复杂度日益增加，如换流站数目增多、直流电网规模扩大、附加多种电力电子设备等，导致直流电网潮流计算难度加大。因此，如何快速计算直流侧潮流，最大程度优化系统运行，具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其目的是为了快速得到环形直流电网直流侧潮流分布，进而准确判断出系统的功率分点，为环形直流电网工程及各换流站的优化运行提供参考。
[0005]为达到上述专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]步骤1，针对环形直流电网网络拓扑结构与系统运行工况，按照各换流站稳态运行控制方式对换流站进行节点分类，所述节点的类型包括电压节点和功率节点；
[0008]步骤2，以电压节点为有功功率分点，将环形直流电网等效为两端供电网；
[0009]步骤3，明确除功率分点外其他各节点的功率约束条件，根据回路电压方程计算功率分点两侧的注入功率；
[0010]步骤4，计算网络中其他各支路上的流动功率，得到整个电网直流侧功率分布情况；
[0011]进一步的，在步骤1中，所述换流站稳态运行控制方式包括定功率控制方式和定直流电压控制方式。
[0012]进一步的，在步骤1中，所述按照各换流站稳态运行控制方式对换流站进行节点分类包括：所述换流站稳态运行控制方式为定直流电压控制方式的为电压节点；所述换流站稳态运行控制方式为定功率控制方式的为功率节点。
[0013]进一步的，所述功率约束条件为各换流站等效交流电源注入换流站的直流功率。
[0014]进一步的，所述环形直流电网为包括三个及以上换流站的环形直流电网。
[0015]进一步的，当环形直流电网为四端环形直流电网时，其包括换流站1、换流站2、换流站3和换流站4，其中换流站2为定直流电压控制方式，其余换流站为定功率控制方式，根据回路电压方程计算有功功率分点换流站2两侧的注入功率P
a
、P
b
：
[0016]按直流电网回路正方向，列出回路电压方程：
[0017]I
a
R
12
+(I
a
‑
I1)R
13
+(I
a
‑
I1‑
I3)R
34
+(I
a
‑
I1‑
I3‑
I4)R
42
＝0
[0018]设全网电压均为额定电压U
dc
，将额定电流I
dc
＝P/U
dc
代入所述回路电压方程，得到：
[0019]P
a
R
12
+(P
a
‑
P1)R
13
+(P
a
‑
P1‑
P3)R
34
+(P
a
‑
P1‑
P3‑
P4)R
42
＝0
[0020]解得：
[0021][0022]其中，R
12
、R
13
、R
34
、R
42
分别为各换流站间各段直流线路上的电阻，P1、P3、P4分别为换流站1、换流站3和换流站4等效交流电源注入换流站的直流功率，I
a
为从功率分点注入的等效电流，I1、I3、I4分别为换流站1、换流站3、和换流站4的运算负荷电流
[0023]R1＝R
13
+R
34
+R
42
，R3＝R
34
+R
42
，R4＝R
42
，R
∑
＝R
12
+R
13
+R
34
+R
42
[0024]同理，功率P
b
表达式为：
[0025][0026]其中，R1′
＝R
12
，R3′
＝R
12
+R
13
，R4′
＝R
13
+R
34
+R
12
；
[0027]P
a
和P
b
可进一步推广为：
[0028][0029][0030]特别地，当直流线路所采用的线路型号相同，即各段线路单位阻抗参数相同，P
a
和P
b
可进一步简化为：
[0031][0032][0033]其中，l
m
、l
m
′
与l
∑
分别为与阻抗R
m
、R
m
′
、R
∑
相对应的线路长度。
[0034]进一步的，计算其他线路上直流功率的过程具体为：
[0035]P
13
＝P
a
‑
P1[0036]P
34
＝P
a
‑
P1‑
P3[0037]P
42
′
＝
‑
P
b
[0038]式中，P
13
、P
34
、P
42
′
分别为线路13、线路34、线路42
′
上的直流功率；
[0039]进一步的，所述环形直流电网包括单一直流电网、混合直流电网以及直流配电网。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，针对环形直流电网网络拓扑结构与系统运行工况，按照各换流站稳态运行控制方式对换流站进行节点分类，所述节点的类型包括电压节点和功率节点；步骤2，以电压节点为有功功率分点，将环形直流电网等效为两端供电网；步骤3，明确除功率分点外其他各节点的功率约束条件，根据回路电压方程计算功率分点两侧的注入功率；步骤4，计算网络中其他各支路上的流动功率，得到整个电网直流侧功率分布情况。2.根据权利要求1所述的一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，在步骤1中，所述换流站稳态运行控制方式包括定功率控制方式和定直流电压控制方式。3.根据权利要求2所述的一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，在步骤1中，所述按照各换流站稳态运行控制方式对换流站进行节点分类包括：所述换流站稳态运行控制方式为定直流电压控制方式的为电压节点；所述换流站稳态运行控制方式为定功率控制方式的为功率节点。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，所述功率约束条件为各换流站等效交流电源注入换流站的直流功率。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，所述环形直流电网为包括三个及以上换流站的环形直流电网。6.根据权利要求5所述的一种环形直流电网直流侧潮流快速计算方法，其特征在于，当环形直流电网为四端环形直流电网时，其包括换流站1、换流站2、换流站3和换流站4，其中换流站2为定直流电压控制方式，其余换流站为定功率控制方式，根据回路电压方程计算有功功率分点换流站2两侧的注入功率P
a
、P
b
具体包括：按直流电网回路正方向，列出回路电压方程：I
a
R
12
+(I
a
‑
I1)R
13
+(I
a
‑
I1‑
I3)R
34
+(I
a
‑
I1‑
I3‑
I4)R
42
＝0设全网电压均为额定电压U
dc
，将额定电流I
dc
＝P/U
dc
代入所述回路电压方程，得到：P
a
R
12
+(P
a
‑
P1)R
13
+(P
a
‑
P1‑
P3)R
34
+(P
a
‑
P1‑
P3‑
P4)R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春义，庞博，王烨，赵成勇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：