[發明專利]一種電能路由器穩態建模及交直流混合系統潮流分析方法

有效

• 申請號: 201810677622.6
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108808747B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 沈瑜;朱鳳舉;林秋瓊;張春朋;袁立強;李凱;陳凱楠;趙爭鳴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

本發明涉及一種電能路由器穩態建模及交直流混合系統潮流分析方法，其特征在于包括以下步驟：(1)根據多端口電能路由器的等效電路拓撲圖，建立多端口電能路由器的交直流潮流模型；(2)將建立的多端口電能路由器的交直流潮流模型與常規交直流網絡的潮流模型聯立，建立包含多端口電能路由器的交直流混合系統的潮流模型；(3)對含電能路由器的交直流混合系統潮流模型進行求解，得到含電能路由器的交直流混合系統潮流模型的潮流分析結果。本發明可以廣泛應用于包含多端口電能路由器的交直流混合系統的潮流分析中。

技術領域

本發明屬于跨電力電子設備建模、電力系統分析技術領域，具體涉及一種考慮控制策略的多端口電能路由器穩態建模及交直流混合系統潮流分析方法。

背景技術

隨著大量分布式資源的接入以及電能交易越來越靈活，現有電力系統越來越無法滿足分布式資源高效穩定接入、電能流動多向定時定量精確可控的需求。電能路由器憑借其靈活多樣的控制模式，可以實現多種分布式資源靈活高效接入、電能流的多向流動和主動調控。以電能路由器為核心的交直流混合系統被認為是未來配電系統的發展方向。

融合了電能路由器的交直流混合系統與原始交流系統有著本質區別：其組網形式更加多樣、控制模式更加主動靈活，傳統的潮流分析方法不再適用于分析含有多端口電能路由器的交直流混合系統。目前針對交直流混合系統的潮流分析方法的研究大多集中于含電壓源型變換器、考慮分布式電源接入的情況，難以考慮多端口電能路由器接入后電能流動雙向甚至多向流動的情形。同時，由于多端口電能路由器的端口之間通過多種控制策略進行協調控制，需要將多端口電能路由器的控制策略考慮到交直流混合系統的潮流分析方法中。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種電能路由器穩態建模及交直流混合系統潮流分析方法，建立了適用于穩態分析的通用模型，給出了電能路由器作為核心設備的交直流混合系統潮流分析方法，涵蓋多種先進控制模式，解決了包含電能路由器的電力系統潮流分析問題。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種電能路由器穩態建模及交直流混合系統潮流分析方法，其特征在于包括以下步驟：(1)根據多端口電能路由器的等效電路拓撲圖，建立多端口電能路由器的交直流潮流模型；(2)將建立的多端口電能路由器的交直流潮流模型與常規交直流網絡的潮流模型聯立，得到包含多端口電能路由器的交直流混合系統的潮流模型；(3)對含多端口電能路由器的交直流混合系統潮流模型進行求解，得到含多端口電能路由器的交直流混合系統的潮流分析結果。

所述步驟(1)中，多端口電能路由器的交直流潮流模型的建立方法，包括以下步驟：(1.1)根據多端口電能路由器的端口功率轉換特性，構建多端口電能路由器的電路拓撲模型；(1.2)梳理多端口電能路由器的對外控制特性，建立適用于系統潮流分析的多端口電能路由器對外控制模型。

所述步驟(1.1)中，多端口電能路由器的電路拓撲模型的構建方法，包括以下步驟：(1.1.1)基于多端口電能路由器中各交流端口的等效電路拓撲圖，構建多端口電能路由器交流端口等效模型；其中，每一個交流端口的等效電路拓撲均包含S、C兩個網絡節點，且S節點用于與外部常規交流網絡直接相連，C節點是端口等效網絡與電能路由器端口功率變換單元的分界點；所述交流端口等效模型包括各交流端口的節點電壓方程和功率方程，計算公式分別為：

式中，對S節點來說，為節點注入電流，為節點電壓相量，為節點注入功率，為節點電壓相量共軛；對C節點來說，為節點注入電流，為節點電壓相量，為節點注入功率，為節點電壓相量共軛；和分別為電能路由器交流端口的等效電阻、平波電感和對地電容；