一种LCC-MMC混合直流电网交替迭代潮流计算方法转让专利
申请号 : CN201810217526.3
文献号 : CN108347057B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : 游广增 , 徐政 , 朱欣春 , 李玲芳 , 肖亮
申请人 : 云南电网有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种LCC‑MMC混合直流电网交替迭代潮流计算方法,其特征在于,所述方法包括:S100、获取各换流站的工作信息,所述工作信息至少包括:全部控制方式、与所述全部控制方式相对应的控制指令值和换流站额定容量;
S200、根据所述工作信息,确定换流站母线的节点类型;
S300、根据所述节点类型,设定所述换流站母线节点相关变量的初值,所述相关变量的初值至少包括:换流站有功功率指令值和定直流电压控制站的直流电压指令值;
S400、获取各换流站的损耗功率;
S500、根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,计算直流电网潮流值;
S600、根据所述直流电网潮流值,更新定直流电压控制换流站的有功功率,根据更新后的所述直流电压控制换流站的有功功率和所述节点类型,计算交流系统的单次迭代潮流值;
S700、根据所述单次迭代潮流值,计算各LCC换流站的内部变量值,所述内部变量值包括:延迟触发角、换相重叠角和无功功率;
所述根据单次迭代潮流值,计算各LCC换流站的内部变量值的具体步骤还包括:S701、若所述延迟触发角小于预设延迟触发角约束范围,则根据下述公式调整换流变压器变比,
kn=kn‑1(1‑Ttap)S702、若所述延迟触发角大于预设延迟触发角约束范围,则根据下述公式调整换流变压器变比,
kn=kn‑1(1+Ttap)其中,kn为第n次迭代的换流变压器变比,kn‑1为第n‑1次迭代的换流变压器变比,Ttap为换流变压器分接头步长;
S800、根据前后两次所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换流站的内部变量值,判断所述交流系统是否收敛;若收敛,则完成计算;若不收敛,则重复S600‑S800。
2.根据权利要求1所述的计算方法,其特征在于,所述根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,计算直流电网潮流值的具体步骤包括:根据直流电网潮流值计算公式计算直流电网潮流值,Pdc=Pref‑Ploss
其中,Pdc为直流功率,Pref为所述换流站有功功率指令值,Ploss为所述换流站的损耗功率,Udc为直流电压,Ydc为直流电网的电导矩阵。
3.根据权利要求2所述的计算方法,其特征在于,所述根据单次迭代潮流值,计算各LCC换流站的内部变量值的具体步骤包括:根据下述公式计算所述延迟触发角、所述换相重叠角和所述无功功率,其中,α为延迟触发角,Udc为直流电压,Nb为每一极直流所含六脉动桥的个数,Xtr为换流变压器漏抗,k为换流变压器变比,Us为换流站母线电压,Idc为直流电流;μ为换相重叠角,Qs为无功功率。
4.一种LCC‑MMC混合直流电网交替迭代潮流计算系统,其特征在于,所述系统包括:信息获取单元,用于获取各换流站的工作信息,所述工作信息至少包括:全部控制方式、与所述全部控制方式相对应的控制指令值和换流站额定容量;
节点类型确定单元,用于根据所述工作信息,确定换流站母线的节点类型;
初值设定单元,用于根据所述节点类型,设定所述换流站母线节点相关变量的初值,所述相关变量的初值至少包括:换流站有功功率指令值和定直流电压控制站的直流电压指令值;
损耗获取单元,用于获取各换流站的损耗功率;
直流电网潮流值计算单元,用于根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,计算直流电网潮流值;
交流系统潮流值迭代计算单元,用于根据所述直流电网潮流值,更新定直流电压控制换流站的有功功率,根据更新后的所述直流电压控制换流站的有功功率和所述节点类型,计算交流系统的单次迭代潮流值;
内部变量计算单元,用于根据所述单次迭代潮流值,计算各LCC换流站的内部变量值,所述内部变量值包括:延迟触发角、换相重叠角和无功功率;
延迟触发角计算单元,包括:
第一变比调整单元,用于若所述延迟触发角小于预设延迟触发角约束范围,则根据下述公式调整换流变压器变比,
kn=kn‑1(1‑Ttap)第二变比调整单元,用于若所述延迟触发角大于预设延迟触发角约束范围,则根据下述公式调整换流变压器变比,
kn=kn‑1(1+Ttap)其中,kn为第n次迭代的换流变压器变比,kn‑1为第n‑1次迭代的换流变压器变比,Ttap为换流变压器分接头步长;
判断单元,用于根据前后两次所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换流站的内部变量值,判断所述交流系统是否收敛。
5.根据权利要求4所述的计算系统,其特征在于,所述根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,计算直流电网潮流值的具体步骤包括:根据直流电网潮流值计算公式计算直流电网潮流值,Pdc=Pref‑Ploss
其中,Pdc为直流功率,Pref为所述换流站有功功率指令值,Ploss为所述换流站的损耗功率,Udc为直流电压,Ydc为直流电网的电导矩阵。
6.根据权利要求5所述的计算系统,其特征在于,所述内部变量计算单元包括:延迟触发角计算单元、换相重叠角计算单元和无功功率计算单元;
所述延迟触发角、换相重叠角和无功功率的计算方法为,其中,α为延迟触发角,Udc为直流电压,Nb为每一极直流所含六脉动桥的个数,Xtr为换流变压器漏抗,k为换流变压器变比,Us为换流站母线电压,Idc为直流电流;μ为换相重叠角,Qs为无功功率。
说明书 :
一种LCC‑MMC混合直流电网交替迭代潮流计算方法
技术领域
背景技术
网换相换流器(Line Commutated Converter,LCC)的传统直流电网和基于电压源换流器
(Voltage Source Converter,VSC)的柔性直流电网,以及同时含有LCC和VSC的混合直流电
网。模块化多电平换流器(Modular Multi‑level Converter,MMC)是VSC中最热门的拓扑之
一,其应用范围也最广。目前世界上在运的多端直流输电系统均为LCC型传统直流输电系统
或者MMC型柔性直流输电系统,尚未有同时含LCC和MMC的混合直流输电系统。南方电网公司
计划于2020年建成乌东德三端混合直流送出工程,其中规划方案之一是云南送端换流站采
用LCC,广东和广西受端换流站采用MMC,外送规模初期500万千瓦,远期800万~1000万千
瓦,以保障乌东德电力的消纳并提高云电外送的灵活性。因此,从工程实际的角度来看,研
究LCC‑MMC混合直流电网对电力系统分析计算的影响具有重大的意义。
交直流电力系统潮流计算的求解方法分为两大类,分别是统一迭代法和交替迭代法。由于
统一迭代法需要建立交流系统和直流系统的统一数学模型,从而将交流系统方程和直流系
统方程同时联立求解,因此统一迭代法无法充分利用现有电力系统仿真软件来进行潮流计
算。而交替迭代法在迭代计算过程中,需要将交流系统和直流系统分别进行求解,即可以利
用成熟电力系统软件的潮流算法来对交流系统进行求解,人们只需要专注于直流系统及换
流站相关变量的求解即可,因此交替迭代法特别适合于大规模交直流电力系统的潮流计
算。然而,现有关于混合直流电网潮流计算的研究中并没有考虑LCC换流站触发角的约束条
件,准确性得不到保障,因此有关LCC‑MMC混合直流电网的潮流计算方法还有点研究和改
进。
发明内容
流值;
角,Qs为无功功率。
压指令值;
型,计算交流系统的单次迭代潮流值;
角,Qs为无功功率。
全部控制方式、与所述全部控制方式相对应的控制指令值和换流站额定容量;S200、根据所
述工作信息,确定换流站母线的节点类型;S300、根据所述节点类型,设定所述换流站母线
节点相关变量的初值,所述相关变量的初值至少包括:换流站有功功率指令值和定直流电
压控制站的直流电压指令值;S400、获取各换流站的损耗功率;S500、根据所述损耗功率和
所述相关变量的初值,计算直流电网潮流值;S600、根据所述直流电网潮流值,更新定直流
电压控制换流站的有功功率,根据更新后的所述直流电压控制换流站的有功功率和所述节
点类型,计算交流系统的单次迭代潮流值;S700、根据所述单次迭代潮流值,计算各LCC换流
站的内部变量值,所述内部变量值包括:延迟触发角、换相重叠角和无功功率;S800、根据前
后两次所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换流站的内部变量值,判断所述交流系统是
否收敛;若收敛,则完成计算;若不收敛,则重复S600‑S800。使用时,信息获取单元获取各换
流站的工作信息;节点类型确定单元根据所述工作信息,确定换流站母线的节点类型,初值
设定单元根据所述节点类型,设定所述换流站母线节点相关变量的初值,通过损耗获取单
元获取各换流站的损耗功率。根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,对直流电网潮流
值进行计算。交流系统潮流值迭代计算单元根据所述直流电网潮流值,更新定直流电压控
制换流站的有功功率,根据更新后的所述直流电压控制换流站的有功功率和所述节点类
型,计算交流系统的单次迭代潮流值;内部变量值计算单元根据所述单次迭代潮流值,计算
各换流站的内部变量值。判断单元根据前后两次所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换
流站的内部变量值,判断所述交流系统是否收敛;若收敛,则完成计算;若不收敛,则重复
S600‑S800的步骤。本申请提供的计算方法,可操作性强,简单实用,并且收敛特性好,准确
度高。
附图说明
还可以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
流值;
压指令值;
型,计算交流系统的单次迭代潮流值;
站母线节点相关变量的初值,通过损耗获取单元4获取各换流站的损耗功率。根据所述损耗
功率和所述相关变量的初值,对直流电网潮流值进行计算。交流系统潮流值迭代计算单元6
根据所述直流电网潮流值,计算交流系统的单次迭代潮流值;内部变量值计算单元7根据所
述单次迭代潮流值,计算各换流站的内部变量值。判断单元8根据前后两次所述单次迭代潮
流值,判断所述交流系统是否收敛。
指令值Pref的一半;
值Q的初值设定为Qref;
值设定为交流电压指令值Vref;
Q的初值设定为Qref;
值设定为交流电压指令值Vref。
系统进行计算的基础上,额外编写直流电网潮流计算程序,大大减少了工作量,特别适用于
大规模交直流电力系统的稳态运行特性分析和规划研究。
S600‑S800的步骤,直至结果收敛。
流电网的节点数,且除了定直流电压控制站对应的元素外,Pref中的所有元素均为已知量。
换流站的损耗容量Ploss为n×1维的列向量。直流功率Pdc为n×1维的列向量,直流电压Udc为n
×1维的列向量,且除了定直流电压控制站对应的元素外,Udc中的所有元素均为未知量,直
流电网的电导矩阵Ydc为n×n维的方阵。上述方程为n阶非线性代数方程,应用牛顿拉夫逊法
可以求解其中的未知量,为后续步骤做基础。
内部变量的约束条件上,提高交流系统的单次迭代潮流值计算结果的准确性,进而提高整
体计算结果的准确性。
角,Qs为无功功率。
功率。
而减少计算误差,有效提高整体计算结果的准确性。
方式、与所述全部控制方式相对应的控制指令值和换流站额定容量;S200、根据所述工作信
息,确定换流站母线的节点类型;S300、根据所述节点类型,设定所述换流站母线节点相关
变量的初值,所述相关变量的初值至少包括:换流站有功功率指令值和定直流电压控制站
的直流电压指令值;S400、获取各换流站的损耗功率;S500、根据所述损耗功率和所述相关
变量的初值,计算直流电网潮流值;S600、根据所述直流电网潮流值,更新定直流电压控制
换流站的有功功率,根据更新后的所述直流电压控制换流站的有功功率和所述节点类型,
计算交流系统的单次迭代潮流值;S700、根据所述单次迭代潮流值,计算各LCC换流站的内
部变量值,所述内部变量值包括:延迟触发角、换相重叠角和无功功率;S800、根据前后两次
所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换流站的内部变量值,判断所述交流系统是否收敛;
若收敛,则完成计算;若不收敛,则重复S600‑S800。使用时,信息获取单元1获取各换流站的
工作信息;节点类型确定单元2根据所述工作信息,确定换流站母线的节点类型,初值设定
单元3根据所述节点类型,设定所述换流站母线节点相关变量的初值,通过损耗获取单元4
获取各换流站的损耗功率。根据所述损耗功率和所述相关变量的初值,对直流电网潮流值
进行计算。交流系统潮流值迭代计算单元6根据所述直流电网潮流值,计算交流系统的单次
迭代潮流值;内部变量值计算单元7根据所述单次迭代潮流值,计算各换流站的内部变量
值。判断单元8根据前后两次所述单次迭代潮流值以及前后两次LCC换流站的内部变量值,
判断所述交流系统是否收敛;若收敛,则完成计算;若不收敛,则重复S600‑S800的步骤。本
申请提供的计算方法,可操作性强,简单实用,并且收敛特性好,准确度高。
户注册方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记
忆体(英文:read‑only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access
memory,简称:RAM)等。
说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存
储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以
是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所
述的方法。
者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的
权利要求指出。