[發(fā)明專利]一種直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811549770.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN109617079B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉堯;管霖;鄭建平;譚喆;陳建福;楊昆;柳張杰;裴星宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局
• 主分類號(hào): H02J3/06
• 分類號(hào): H02J3/06
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 劉瑤云

本發(fā)明電力運(yùn)行的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法，包括：對(duì)直流配電系統(tǒng)進(jìn)行等效拓?fù)涞玫捷旊娋W(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣Y；獲得每個(gè)節(jié)點(diǎn)注入輸電網(wǎng)絡(luò)的電流；當(dāng)變換器處于下垂控制時(shí)，計(jì)算輸出電壓u_s；基于輸出電壓u_S的表達(dá)式及恒功率負(fù)載的伏安特性，得到直流配電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式以及直流配電系統(tǒng)的潮流方程；結(jié)合直流配電系統(tǒng)可行解的充分條件T，采用迭代算法計(jì)算潮流解。本發(fā)明基于數(shù)值型的系統(tǒng)存在性條件，可快速評(píng)估負(fù)載接入和電壓突變后系統(tǒng)的潮流解存在性，獲知直流配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；且本發(fā)明充分利用了電路系統(tǒng)的自身特性，提出了基于閉區(qū)間套定理的方法，得到保守性更低的潮流解存在性條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力運(yùn)行的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法。

背景技術(shù)

隨著光伏、儲(chǔ)能電池等直流型電源以及電動(dòng)汽車、數(shù)據(jù)服務(wù)站等直流負(fù)載比重的增加，直流配電系統(tǒng)的應(yīng)用需求將越來越大。目前，國內(nèi)對(duì)配電網(wǎng)的研究主要集中在交流配電網(wǎng)，相比交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)具有以下優(yōu)勢：轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，轉(zhuǎn)換損耗率低且可靠性高；不存在無功，傳輸效率高；不存在頻率同步問題，更易于可再生能源并網(wǎng)以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，直流配電系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

在直流配電系統(tǒng)中，負(fù)載一般通過一個(gè)DC/DC或者DC/AC變換器與直流母線相連。當(dāng)負(fù)載端變換器的響應(yīng)較快時(shí)，整個(gè)負(fù)載呈現(xiàn)負(fù)阻抗特性，即可等效為恒功率負(fù)載。為了保證直流配電系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠運(yùn)行，電壓穩(wěn)定性至關(guān)重要。目前，關(guān)于直流配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究大多集中在系統(tǒng)的小信號(hào)穩(wěn)定性，即工作點(diǎn)附近的穩(wěn)定性，并提出了相應(yīng)的穩(wěn)定化控制策略。然而，當(dāng)直流配電系統(tǒng)規(guī)模較大、負(fù)載較多以及線路阻抗較高時(shí)，由于線路損耗的緣故，隨著負(fù)載的增大，系統(tǒng)可能失去平衡點(diǎn)，從而導(dǎo)致電壓坍塌，采用上述方法無法控制電壓穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種下垂控制模式下直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法，得到保守性低的潮流解存在性條件，快速地評(píng)估負(fù)載接入和電壓突變后系統(tǒng)的潮流可行解存在性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法，所述直流配電系統(tǒng)為由n個(gè)變換器節(jié)點(diǎn)和m個(gè)負(fù)載節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述變換器節(jié)點(diǎn)與負(fù)載節(jié)點(diǎn)連接，相鄰的負(fù)載節(jié)點(diǎn)電連接；所述分析方法包括以下步驟：

S10.利用圖論理論，對(duì)所述直流配電系統(tǒng)進(jìn)行等效拓?fù)涞玫捷旊娋W(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣Y；根據(jù)歐姆定律，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)注入輸電網(wǎng)絡(luò)的電流[i_s,i_L]^T，其中i_s為變換器節(jié)點(diǎn)的輸出電流，i_L為負(fù)載節(jié)點(diǎn)注入網(wǎng)絡(luò)的電流；

S20.當(dāng)變換器處于下垂控制時(shí)，計(jì)算獲得輸出電壓u_s的表達(dá)式；

S30.基于輸出電壓u_S的表達(dá)式及恒功率負(fù)載的伏安特性，得到直流配電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式以及直流配電系統(tǒng)的潮流方程；

S40.結(jié)合直流配電系統(tǒng)可行解的充分條件T，采用迭代算法計(jì)算潮流解。

本發(fā)明的直流配電系統(tǒng)潮流解的存在性與穩(wěn)定性分析方法，在下垂控制模式下進(jìn)行，包括建立直流配電系統(tǒng)潮流數(shù)學(xué)模型，通過閉區(qū)間套定理得到系統(tǒng)存在潮流可行解的充分條件。將參考電壓矩陣、最大負(fù)載參數(shù)矩陣、線路參數(shù)矩陣代入充分條件中，判定潮流可行解存在性。本發(fā)明的分析方法可對(duì)大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的潮流解進(jìn)行快速計(jì)算，避免了規(guī)模的非線性連續(xù)潮流求解問題，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無特定要求，適用范圍廣泛，計(jì)算過程簡化，可有效分析復(fù)雜直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性；且本發(fā)明通過迭代算法快速地評(píng)估負(fù)載接入和電壓突變后系統(tǒng)的潮流解存在性，可降低存在性條件和保守性，能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算負(fù)載上限。