[發明專利]一種交直流混聯系統快速解耦潮流計算的方法及系統

有效

• 申請號: 202010143830.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN112290553B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 高仕林;陳穎;黃少偉;沈沉;宋炎侃;韓明遠
• 申請（專利權）人: 清華大學;清華四川能源互聯網研究院
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/36
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發明提供的交直流混聯系統快速解耦潮流計算的方法及系統，包括：基于定交流電壓控制換流站的無功出力約束，建立換流站穩態模型；基于換流站穩態模型，構建交流電網潮流模型和恒定雅可比矩陣的直流電網潮流模型；基于交流電網潮流模型以及直流電網潮流模型，構建交直流混聯系統解耦潮流計算框架，以完成對交直流混聯系統的潮流計算。本發明建模換流站無功出力約束和電壓調整的相互作用，建立換流站穩態模型，解決計算在遇到換流站無功越限時需要重新啟動的問題；建立定雅可比矩陣直流電網潮流計算模型，解決雅克比矩陣需重復計算和LU分解的問題；提供了解耦計算框架，解決交替迭代法中迭代次數過多及統一潮流計算的每次迭代中計算量大的問題。

技術領域

本發明實施例涉及電力電網技術領域，尤其涉及一種交直流混聯系統快速解耦潮流計算的方法及系統。

背景技術

基于電壓源換流站的高壓直流系統(voltage source converter based highvoltage direct current,簡稱VSC-HVDC)因控制靈活、諧波水平低、不會換相失敗，在電力系統中的運用越來越廣泛。電壓源換流站(簡稱VSC)的潮流控制比電網換相換流站(linecommutated converter,簡稱LCC)更靈活，使得其極易形成多端直流電網(multi-terminaldirect current,簡稱MTDC)，而在進行多點間的功率傳輸時，MTDC電網比兩端的HVDC系統更有優勢。對于含VSC-MTDC的交直流混聯系統，其潮流計算不僅是穩態分析的關鍵部分，而且是動態分析、控制器設計和保護設置等的基礎。

對于含VSC-MTDC的交直流混聯系統，其潮流計算方法通常可以分為兩類：統一迭代法和交替迭代法。

關于統一迭代法，其優點優點是收斂性好，例如在文獻《The modelingmultiterminal VSC-HVDC in power flow calculation using unified methodology》中基于MATLAB中的“fsolve”提出了一種含MTDC交直流混聯系統統一潮流計算方法，該方法雖然可以適用于任意拓撲的直流電網，但因為使用的是“fsolve”，造成其效率相對較低；此外，該方法僅考慮了直流電網的定直流電壓控制。

為了克服上述不足，文獻《A general unified AC/DC power flow algorithmwith MTDC》中提出了一種考慮直流電網下垂控制的交直流混流系統統一潮流計算方法，但其也存在以下不足：該方法中未考慮換流站的容量限制，使得獲取的潮流解不是可行解。

進一步地，文獻《Unified power flow algorithm based on the NR method forhybrid AC/DC grids incorporating VSCs》中提出了一種考慮換流站容量限制的統一潮流計算方法，通過越限時控制方式的切換使得該方法能夠收斂到可行解。然而，統一法是對傳統交流算法的完全替代，實現困難。除此之外，其高維雅克比的矩陣的運算需要大量的內存。

為了避免這些問題，有文獻提出了交替迭代法。如在文獻《On the convergenceof the sequential power flow for multiterminal VSC AC/DC systems》中，提出了一種交直流混聯系統交替迭代算法。該方法通過將換流站考慮進直流電網的模型中，使得交替潮流計算模型的結構很好，進而使得計算效率提高。但為了使得到的潮流結果為可行解，還需要將換流站的容量限制考慮到潮流計算中。