[發明專利]一種基于虛擬節點的直流電網性能檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202110219184.0
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112816826B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 邵紅博;程昱明;司瑞華;張麗華;王洋;曹昕;韓民曉;李菡昊
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司經濟技術研究院;華北電力大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種基于虛擬節點的直流電網性能檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括如下步驟：

獲取實際直流電網的阻抗數據，構建實際直流電網的電導矩陣作為初始電導矩陣；

將實際直流電網中電壓等于所述實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓的實際節點合并為虛擬節點，并將所述虛擬節點添加至所述實際直流電網，獲得重構直流網絡；

根據所述初始電導矩陣，生成所述重構直流網絡的電導矩陣作為重構電導矩陣；

消除重構直流網絡中不包含有電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路，獲得簡化直流網絡；

根據所述重構電導矩陣，生成簡化直流網絡的電導矩陣作為最簡電導矩陣；

利用所述最簡電導矩陣計算直流電網的下垂系數，并基于所述下垂系數確定所述實際直流電網的性能；

所述將實際直流電網中電壓等于所述實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓的實際節點合并為虛擬節點，并將所述虛擬節點添加至所述實際直流電網，獲得重構直流網絡，具體包括：

利用公式計算所述實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓；其中，V_v表示實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓，V_dci表示實際直流電網中實際節點i的電壓，n表示實際直流電網中實際節點的數量；

將實際直流電網中電壓等于所述平均直流側電壓的實際節點合并為虛擬節點，并將所述虛擬節點添加至所述實際直流電網，獲得重構直流網絡；

所述根據所述初始電導矩陣，生成所述重構直流網絡的電導矩陣作為重構電導矩陣，具體包括：

根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗；

根據所述初始電導矩陣，利用公式g′_ij＝g′_ji＝g_ij＝g_ji，計算重構直流網絡中不存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗；

根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中的各個實際節點的自電導；

根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中的虛擬節點的自電導；

根據重構直流網絡中存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗、不存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗、各個實際節點的自電導、虛擬節點的自電導，構建重構電導矩陣為：

其中，G_v表示重構電導矩陣，g′_ij和g′_ji分別為重構直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的阻抗和實際節點j與實際節點i之間的阻抗，g_iv和g_vj分別為重構直流網絡中實際節點i與虛擬節點之間的阻抗和虛擬節點與實際節點j之間的阻抗，g_ij表示實際直流電網中實際節點i與實際節點j之間的阻抗，V_dci和V_dcj分別表示實際直流電網中實際節點i和實際節點j的電壓，V_v表示重構直流網絡中虛擬節點的電壓，g′_ii表示重構直流網絡中實際節點i的自電導，g_v表示重構直流網絡中虛擬節點的自電導，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，n表示重構直流網絡中實際節點的數量；

所述根據所述重構電導矩陣，生成簡化直流網絡的電導矩陣作為最簡電導矩陣，具體包括：

根據所述重構電導矩陣，利用公式g″_ij＝g″_ji＝0和計算簡化直流網絡中各節點之間的互電導，所述節點包括實際節點和虛擬節點；

根據所述重構電導矩陣，利用公式計算簡化直流網絡中各節點的自電導；

根據簡化直流網絡中各節點之間的互電導和各節點的自電導，構建最簡電導矩陣為：

其中，G_v′表示最簡電導矩陣，g″_ij和g″_ji分別表示簡化直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的互電導和實際節點j與實際節點j之間的互電導，g_iv′和g_vi′分別表示簡化直流網絡中實際節點i與虛擬節點之間的互電導和虛擬節點與實際節點i之間的互電導，g_jv′和g_vj′分別表示簡化直流網絡中實際節點j與虛擬節點之間的互電導和虛擬節點與實際節點j之間的互電導，g_vi和g_vj分別重構直流網絡中的虛擬節點與實際節點i和實際節點j之間的阻抗，λ表示中間參數，g_ij′表示重構直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的阻抗，V_v表示虛擬節點的電壓，V_i和V_j分別表示實際直流電網中實際節點i和實際節點j的電壓，g_v′表示簡化直流網絡中虛擬節點的自電導，g_ii″表示簡化直流網絡中實際節點i的自電導，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，n表示重構直流網絡中實際節點的數量。

2.一種基于虛擬節點的直流電網性能檢測系統，其特征在于，所述檢測系統包括：

初始電導矩陣構建模塊，用于獲取實際直流電網的阻抗數據，構建實際直流電網的電導矩陣作為初始電導矩陣；

直流電網重構模塊，用于將實際直流電網中電壓等于所述實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓的實際節點合并為虛擬節點，并將所述虛擬節點添加至所述實際直流電網，獲得重構直流網絡；

重構電導矩陣生成模塊，用于根據所述初始電導矩陣，生成所述重構直流網絡的電導矩陣作為重構電導矩陣；

直流電網簡化模塊，用于消除重構直流網絡中不包含有電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路，獲得簡化直流網絡；

最簡電導矩陣生成模塊，用于根據所述重構電導矩陣，生成簡化直流網絡的電導矩陣作為最簡電導矩陣；

性能確定模塊，用于利用所述最簡電導矩陣計算直流電網的下垂系數，并基于所述下垂系數確定所述實際直流電網的性能；

所述直流電網重構模塊，具體包括：

平均直流側電壓計算子模塊，用于利用公式計算所述實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓；其中，V_v表示實際直流電網中所有實際節點的平均直流側電壓，V_dci表示實際直流電網中實際節點i的電壓，n表示實際直流電網中實際節點的數量；

直流電網重構子模塊，用于將實際直流電網中電壓等于所述平均直流側電壓的實際節點合并為虛擬節點，并將所述虛擬節點添加至所述實際直流電網，獲得重構直流網絡；

所述重構電導矩陣生成模塊，具體包括：

第一阻抗計算子模塊，用于根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗；

第二阻抗計算子模塊，用于根據所述初始電導矩陣，利用公式g′_ij＝g′_ji＝g_ij＝g_ji，計算重構直流網絡中不存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗；

第一自電導計算子模塊，用于根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中的各個實際節點的自電導；

第二自電導計算子模塊，用于根據所述初始電導矩陣，利用公式計算重構直流網絡中的虛擬節點的自電導；

重構電導矩陣生成子模塊，用于根據重構直流網絡中存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗、不存在電壓等于虛擬節點的電壓的實際節點的支路的阻抗、各個實際節點的自電導、虛擬節點的自電導，構建重構電導矩陣為：

其中，G_v表示重構電導矩陣，g′_ij和g′_ji分別為重構直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的阻抗和實際節點j與實際節點i之間的阻抗，g_iv和g_vj分別為重構直流網絡中實際節點i與虛擬節點之間的阻抗和虛擬節點與實際節點j之間的阻抗，g_ij表示實際直流電網中實際節點i與實際節點j之間的阻抗，V_dci和V_dcj分別表示實際直流電網中實際節點i和實際節點j的電壓，V_v表示重構直流網絡中虛擬節點的電壓，g′_ii表示重構直流網絡中實際節點i的自電導，g_v表示重構直流網絡中虛擬節點的自電導，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，n表示重構直流網絡中實際節點的數量；

所述最簡電導矩陣生成模塊，具體包括：

互電導計算子模塊，用于根據所述重構電導矩陣，利用公式g″_ij＝g″_ji＝0和計算簡化直流網絡中各節點之間的互電導，所述節點包括實際節點和虛擬節點；

第三自電導計算子模塊，用于根據所述重構電導矩陣，利用公式計算簡化直流網絡中各節點的自電導；

最簡電導矩陣生成子模塊，用于根據簡化直流網絡中各節點之間的互電導和各節點的自電導，構建最簡電導矩陣為：

其中，G_v′表示最簡電導矩陣，g″_ij和g″_ji分別表示簡化直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的互電導和實際節點j與實際節點j之間的互電導，g_iv′和g_vi′分別表示簡化直流網絡中實際節點i與虛擬節點之間的互電導和虛擬節點與實際節點i之間的互電導，g_jv′和g_vj′分別表示簡化直流網絡中實際節點j與虛擬節點之間的互電導和虛擬節點與實際節點j之間的互電導，g_vi和g_vj分別重構直流網絡中的虛擬節點與實際節點i和實際節點j之間的阻抗，λ表示中間參數，g_ij′表示重構直流網絡中實際節點i與實際節點j之間的阻抗，V_v表示虛擬節點的電壓，V_i和V_j分別表示實際直流電網中實際節點i和實際節點j的電壓，g_v′表示簡化直流網絡中虛擬節點的自電導，g_ii″表示簡化直流網絡中實際節點i的自電導，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n，n表示重構直流網絡中實際節點的數量。