交直流混合配电网统一潮流模型制造技术

一种交直流混合配电网统一潮流模型，属于交直流混合配电网技术领域。本发明专利技术的目的是对交直流混合配电网的稳态运行分析，相应运行模式和控制方式设计，以及相关继电保护装置配置和整定的重要前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛的交直流混合配电网统一潮流模型。本发明专利技术的过程是：电力电子变换器稳态模型，基于节点

【技术实现步骤摘要】
交直流混合配电网统一潮流模型


[0001]本专利技术属于交直流混合配电网


技术介绍

[0002]近年来，随着经济社会的快速发展，城市规模不断扩大，用电负荷逐年攀升，用户 对供电可靠性和供电质量的要求不断提高。在“双碳”背景下，可再生能源并网渗透率不断 升高，电动汽车等新型负荷不断接入配电网，现有的交流配电网面临供电容量不足，线路饱 和及电能变换环节多等问题。同时，传统交流配电网由于开环运行限制，无法实现对分布式 可再生能源出力和新型负荷变化的快速跟踪响应，也不能对功率流动进行连续精准调节，使 得系统电压和设备负载率偏差成为配电网运行管理中日益突出的问题，给配电网的优化配置、 运行调控、电能质量、安全性和稳定性等带来了许多挑战。随着电力电子变流技术的快速发 展，直流组网技术迅速兴起，有效精简了分布式可再生能源发电和新型负荷接入配电网的电 能变换环节，提高了含分布式电源、电动汽车等的配电网运行可控性、灵活性、稳定性，以 及系统的供电质量和可靠性，因此成为了城市配电网发展的重要方向。
[0003]电力系统潮流计算是根据给定的系统中各元件参数和网络结构计算电力系统中各节 点电压、相角及线路功率分布的重要手段，是电力系统运行分析、规划、可靠性评估、优化 调度、保护配置等工作的基础。现有关于交直流混合配电网潮流计算的模型和方法对网络拓 扑结构的适应能力有限，无法完全适应不同应用场景下某些特性拓扑结构的城市交直流混合 配电网。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是对交直流混合配电网的稳态运行分析，相应运行模式和控制方式设 计，以及相关继电保护装置配置和整定的重要前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结 构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛的交直流混合配电网统一潮流模型。
[0005]本专利技术的过程是：S1、电力电子变换器稳态模型S1.1、VSC变流器稳态模型根据PWM原理，交流侧电压和直流侧电压关系是：式中：μ表示直流电压利用率，M为脉宽调制比，则交流电压基准值和直流电压基准值的关 系是：式(1)结合式(2)可得出以下关系：V
n
＝MV
k
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(3)式中：η
c
是变流器效率，则变流器两侧的功率关系为：
P
nk
＝P
d
/η
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)在主从控制下，VSC交流侧的无功功率由变流器的功率因数角来确定：下垂控制时，VSC处于逆变状态时，则无功功率表示为：Q
nk
＝(V
max
‑
V
n
)/λ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)λ＝(V
max
‑
V
min
)/Q
max
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(7)式中：V
max
表示变流器电压上限，V
min
表示电压下限，λ表示变流器的无功下垂增益，Q
max
表 示变流器支持的无功功率上限；S1.2、DC/DC变换器稳态模型找出与m节点相连的节点1,2,3,4
……
,h，利用第k次迭代的电压得到支路功率如下：式中：R
mx
表示支路电阻；P
M
表示m节点所带负荷；n、m支路流过的电流表示为：结合m点电压以及DC/DC变换器参数求得第k+1次迭代变换器占空比以及等效参数，(1)占空比Buck型DC/DC变换器：Buck
‑
Boost型DC/DC变换器：Boost型DC/DC变换器：(2)变压器参数：Buck型DC/DC变换器：Buck
‑
Boost型DC/DC变换器：
式中：N为变换器模型中的子模块数；D为占空比；U
D
，R
D
分别二极管的正向导通压降和导 通电阻；R
L
为电感线圈的电感电阻；R
S
为MOSFET的导通电阻；M(D)为变换器模型的变比； R
E
为变换器电路中的等效电阻和；U
E
为等效电路中的电压降落；DC/DC变换器π型等效支路导纳表示为：考虑变压器支路线路电阻经过星
‑
三角变换，最终可等效为π型支路，三条支路导纳：由于变压器支路上有U
E
的电压降落，因此对其支路注入电流还需要进行相应的修正，I
n
、I
m
为修正前后的节点注入电流：S2、基于节点
‑
支路矩阵的交直流混合配电网统一潮流模型S2.1建立二进制节点
‑
支路矩阵(1)节点类型矩阵W：(2)支路连接矩阵H：(3)连接线型矩阵J：
(4)判断矩阵T：(5)方向矩阵L：式(22)中：DC/DC变压器建模方向和与其连接的线路电阻位置有关，DC/DC变压器建模的首端 为与线路电阻连接的一侧；S2.2、建立交直流混合配电网支路潮流方程交直流混合配电网的支路结构划分为9种场景：(1)场景1：两个交流节点之间以交流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：(2)场景2：两个直流节点之间以直流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：(3)场景3：交流节点通过VSC经直流线路连接直流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：式中：a1、b1分别表示变流器处于整流状态还是逆变状态，a1、b1表达式如下：(4)场景4：直流节点经直流线路通过VSC连接交流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：
(5)场景5：交流节点经交流线路通过VSC连接直流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：(6)场景6：直流节点通过VSC经交流线路连接交流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：(7)场景7：两个交流节点通过两个VSC经直流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：式中：a2、b2表示变流器处于整流状态还是逆变状态，a2、b2表达式如下：(8)场景8：两个不同电压等级的直流节点通过DC/DC经直流线路连接，且注入功率方向与 DC/DC变压器建模方向相同时，其支路潮流方程为：P
nm
＝V
n
(V
n
G'2+(V
n
‑
V
m
)G'1)
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(39)二进制节点
‑
支路矩阵形式如下：(9)场景9：两个不同电压等级的直流节点通过DC/DC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合配电网统一潮流模型，其特征在于：S1、电力电子变换器稳态模型S1.1、VSC变流器稳态模型根据PWM原理，交流侧电压和直流侧电压关系是：式中：μ表示直流电压利用率，M为脉宽调制比，则交流电压基准值和直流电压基准值的关系是：式(1)结合式(2)可得出以下关系：V
n
＝MV
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(3)式中：η
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是变流器效率，则变流器两侧的功率关系为：P
nk
＝P
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(4)在主从控制下，VSC交流侧的无功功率由变流器的功率因数角来确定：下垂控制时，VSC处于逆变状态时，则无功功率表示为：Q
nk
＝(V
max
‑
V
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(7)式中：V
max
表示变流器电压上限，V
min
表示电压下限，λ表示变流器的无功下垂增益，Q
max
表示变流器支持的无功功率上限；S1.2、DC/DC变换器稳态模型找出与m节点相连的节点1,2,3,4
……
,h，利用第k次迭代的电压得到支路功率如下：式中：R
mx
表示支路电阻；P
M
表示m节点所带负荷；n、m支路流过的电流表示为：结合m点电压以及DC/DC变换器参数求得第k+1次迭代变换器占空比以及等效参数，(1)占空比Buck型DC/DC变换器：Buck
‑
Boost型DC/DC变换器：
(2)变压器参数：Buck型DC/DC变换器：Buck
‑
Boost型DC/DC变换器：式中：N为变换器模型中的子模块数；D为占空比；U
D
，R
D
分别二极管的正向导通压降和导通电阻；R
L
为电感线圈的电感电阻；R
S
为MOSFET的导通电阻；M(D)为变换器模型的变比；R
E
为变换器电路中的等效电阻和；U
E
为等效电路中的电压降落；DC/DC变换器π型等效支路导纳表示为：考虑变压器支路线路电阻经过星
‑
三角变换，最终可等效为π型支路，三条支路导纳：由于变压器支路上有U
E
的电压降落，因此对其支路注入电流还需要进行相应的修正，I
n
、I
m
为修正前后的节点注入电流：S2、基于节点
‑
支路矩阵的交直流混合配电网统一潮流模型S2.1建立二进制节点
‑
支路矩阵
(1)节点类型矩阵W：(2)支路连接矩阵H：(3)连接线型矩阵J：(4)判断矩阵T：(5)方向矩阵L：式(22)中：DC/DC变压器建模方向和与其连接的线路电阻位置有关，DC/DC变压器建模的首端为与线路电阻连接的一侧；S2.2、建立交直流混合配电网支路潮流方程交直流混合配电网的支路结构划分为9种场景：(1)场景1：两个交流节点之间以交流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点
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支路矩阵形式如下：(2)场景2：两个直流节点之间以直流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点
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支路矩阵形式如下：(3)场景3：交流节点通过VSC经直流线路连接直流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
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支路矩阵形式如下：
式中：a1、b1分别表示变流器处于整流状态还是逆变状态，a1、b1表达式如下：(4)场景4：直流节点经直流线路通过VSC连接交流节点，其支路潮流方程为：二进制节点
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支路矩阵形式如下：(5)场景5：交流节点经交...

【专利技术属性】
技术研发人员：成龙，李国庆，赵妍辉，王振浩，金国彬，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：