CN102751720A - 一种Flexible HVDC潮流计算模型及其计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Flexible HVDC潮流计算模型及其计算方法，所述模型设置在交直流混联电网中，包括：控制系统、换流变压器1、换流变压器2、滤波器1、滤波器2、换相电抗器1、换相电抗器2、VSC换流器1、VSC换流器2、直流电容器和直流输电线路，以及直流系统所接入的两端交流电网1和交流电网2；所述方法包括：(1)在交流电网数据中增加换流变压器和滤波器参数输入；(2)输入Flexible HVDC系统参数，对系统参数进行标幺化处理；(3)计算定直流电压控制的VSC等值发电有功；(4)设置VSC等值发电机类型与运行参数；(5)启动交直流混联潮流计算。能够实现Flexible HVDC交直流混联电网潮流计算，无需大量代码开发与维护，可高效的求解混联电网潮流状态，并为混联电网动态特性仿真提供初值。

Description

一种Flexible HVDC潮流计算模型及其计算方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种柔性高压直流输电(Flexible High Voltage Direct Current，Flexible HVDC)潮流计算模型及其计算方法。 

背景技术

Flexible HVDC是基于电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)的一种高压直流输电技术。自1997年赫尔斯扬工程投运以来，该项输电技术以其显著的技术优势，得到了电力工程界和学术界广泛关注。作为一种具备运行参数快速可控能力的直流输电系统，Flexible HVDC能够在以下诸多方面提高交流系统的性能： 

快速有功功率控制，提高系统暂态稳定性；有功或无功功率调制控制，提高系统动态稳定；动态电压支撑，提高系统电压稳定性并改善电能质量及限制短路电流。 

Flexible HVDC主要一次设备有换流变压器、交流滤波器和换相电抗器、全控型电压源换流器、直流电容器、直流输电线路或电缆等，各元件主要功能分别如下： 

换流变压器： 

换流变压器是Flexible HVDC输电系统与交流系统的互连部件，为Flexible HVDC提供适当的交流电压。此外，换流变压器的分接头调节能够改善Flexible HVDC的稳态运行点，优化运行特性。 

换相电抗器： 

换相电抗器是VSC与交流系统间进行功率交换的纽带，同时可以抑制VSC脉宽调制控制所产生的高频谐波电流分量的幅值。 

交流滤波器： 

交流滤波器作用是滤除高次谐波电流，减少注入到交流电网谐波电流的大小。 

全控型电压源换流器： 

由绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)构成的全控型电压源换流器是Flexible HVDC输电系统中交直流转换的核心部件。VSC采用脉宽调制控制(Pulse Width Modulation，PWM)，通过调制比M和移相角度δ调节，即可控制VSC与交流系统交换的有功功率和无功功率。 

直流电容器： 

直流侧电容器为全控型换流器提供电压支撑、缓冲桥臂关断时的冲击电流、减小直流侧谐波。 

直流输电线路或电缆： 

直流输电线路或电缆连接两端换流器，输送直流功率。 

VSC控制系统可根据系统要求快速调节其运行参量，主要包括VSC与交流系统间交换的有功功率、无功功率、直流侧电压以及交流母线电压。VSC可以独立控制其与交流系统间交换的有功功率和无功功率，在Flexible HVDC输电系统中需要一端VSC采用定直流电压控制，由其维持直流系统的有功功率平衡。 

目前，具备该项输电技术的公司为ABB和西门子，分别将其命名为HVDC Light和HVDC Plus。随着上海南汇风电场并网工程的顺利投运，我国已成为世界上第三个拥有该项输电技术的国家，并命名为柔性直流输电技术，即Flexible HVDC。 

全控型电力电子器件容量的快速提升以及成本的降低，加之大力发展风电、光伏等新能源发电所带来的并网输电技术升级的契机，Flexible HVDC在我国已 快速呈现出应用需求增加、应用容量提升的新趋势。在此背景下，在大型电力系统仿真软件中开发Flexible HVDC潮流计算模型，为深入研究交直流混联电网运行特性和控制策略提供必要的仿真工具，尤显迫切。 

现代电力系统大型商业分析计算软件中，潮流计算均采用基于稀疏矩阵存储和求解的技术，系统关联耦合性强。计及新元件的潮流计算，需要对原程序存储结构和求解流程进行较大幅度的修改调整，程序开发难度与工作量较大。此外，原程序计算收敛特性也将会受到影响。 

因此，潮流计算程序中新元件模型添加，应遵循以下两点原则： 

1：尽可能地维持原程序的数据结构与算法流程，避免新元件模型的添加引起算法流程大幅调整以及大量代码修改； 

2：新元件的模型与算法不应显著影响原潮流计算程序的收敛特性。 

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种Flexible HVDC潮流计算模型及其计算方法，高效实用，能够求解柔性直流输电与交流电网混联系统的潮流，并为混联电网动态仿真提供计算初值。 

为实现上述目的，本发明提供一种Flexible HVDC潮流计算模型，其包括：控制系统、换相电抗器1、换相电抗器2、VSC换流器1(VSC₁)、VSC换流器2(VSC₂)、直流电容器和直流输电线路；其改进之处在于，所述计算模型包括：交流电网元件1和交流电网元件2；所述交流电网元件1、所述换相电抗器1、所述VSC换流器1、所述直流电容器、所述VSC换流器2、所述电抗器2和所述交流电网元件2依次连接；所述控制系统分别接收所述交流电网1、所述交流电网2和所述直流电容器的运行数据信息，并分别向所述VSC换流器1和VSC换流器2传输控制信息。 

本发明提供的优选技术方案中，所述交流电网元件1和所述交流电网元件2分别包括换流变压器(1、2)和滤波器(1、2)；所述换流变压器的一次侧母线连接到交流系统；所述滤波器的一侧连接到所述换流变压器的二次侧母线，另一侧接地。 

本发明提供的第二优选技术方案中，所述滤波器由电容器组成。 

本发明提供的第三优选技术方案中，提供一种Flexible HVDC潮流计算方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤： 

(1).在交流电网数据中增加输入换流变压器和滤波器参数； 

(2).输入Flexible HVDC系统参数，对系统参数进行标幺化处理； 

(3).计算定直流电压控制的VSC等值发电有功； 

(4).设置VSC等值发电机类型与运行参数； 

(5).启动潮流计算。 

本发明提供的第四优选技术方案中，在所述步骤1中，换流变压器和滤波器参数包括换相电抗器和VSC换流器有功损耗，换相电抗器和VSC换流器有功损耗由换流变压器附加增量电阻模拟。 

本发明提供的第五优选技术方案中，在所述步骤2中，所述系统参数标幺化的基准值具体设置如下： 

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{dB}}=S_B\\ U_{\mathrm{dB}}=U_{\mathrm{mN}}\\ I_{\mathrm{dB}}=\sqrt{3}{I}_B\\ R_{\mathrm{dB}}=Z_B\end{array}\right.$

式中S_B、U_mN、I_B、Z_B分别为交流系统基准功率、换流变压器二次侧额定电压以及基准电流和阻抗；P_dB、U_dB、I_dB、R_dB分别为直流输电系统的基准功率、基准电压、基准电流和电阻。 

本发明提供的第六优选技术方案中，在所述步骤3中，VSC换流器1采用定有功功率控制、VSC换流器2采用定直流电压控制；则在直流侧，电压、电流和功率满足关系式(1)和式(2)； 

P_m1ref＝u_d1i_d                (1) 

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d            (2) 

式中，P_m1ref、u_d1分别为VSC换流器1有功功率控制设定值和直流侧电压；u_d2ref为VSC换流器2直流侧电压控制设定值；i_d、r_d分别为直流电流和直流电阻； 

将式(2)带入式(1)，并进一步求解可得： 

$\begin{array}{c}{P}_{m1\mathrm{ref}}=(u_{d2\mathrm{ref}}+{2r}_d{i}_d)i_d\\ \⇓\\ 2r_d{i}_d^2+u_{d2\mathrm{ref}}{i}_d-P_{m1\mathrm{ref}}=0\\ \⇓\\ i_d=\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\end{array}---\left(3\right)$

则VSC换流器2与交直流电网交换有功功率P_m2的计算公式(4)为： 

$P_{m2}=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{i}_d^2=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{\left(\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\right)}^2---\left(4\right)$

本发明提供的第七优选技术方案中，在所述步骤4中，根据VSC控制方式和控制量设定值，确定VSC等值发电机类型与运行参数。 

本发明提供的第八优选技术方案中，所述VSC控制方式为定交流有功P_m和定交流无功Q_m，则设置换流变压器二次侧母线类型为PQ，VSC等值发电机的运行参数设置为控制设定值P_mref和Q_mref；所述VSC控制方式为定交流有功P_m和定换流变一次侧交流电压U_s，则设置换流变压器二次侧母线类型为PG，VSC等值发电机的运行参数设置为控制设定值P_mref和U_sref；所述VSC控制方式为定直流电压u_d和定交流无功Q_m，则设置换流变压器二次侧母线类型为PQ，VSC等值 发电机的运行参数设置为扣除直流输电系统损耗后有功功率P_m和控制设定值Q_mref；所述VSC控制方式为定直流电压u_d和定换流变一次侧交流电压U_s，则设定换流变压器二次侧母线类型为PG，VSC等值发电机的运行参数设置为扣除直流输电系统损耗后有功功率P_m和换流变一次侧母线电压控制设定值U_sref。 

本发明提供的第九优选技术方案中，换流变压器二次侧母线类型PG是利用本母线注入无功功率控制其他母线电压的节点；换流变压器二次侧母线类型PQ是指定本母线注入有功功率和无功功率的节点。 

本发明提供的第十优选技术方案中，在所述步骤4中，在交直流混联电网潮流计算收敛后，求取Flexible HVDC潮流计算模型的状态变量，供交直流混联电网动态仿真使用。 

本发明提供的较优选技术方案中，求解直流输电系统状态变量初值；VSC换流器1为定有功功率控制、VSC换流器2为定直流电压控制，直流电流i_d以及VSC₁侧直流电压初值u_d1，如式(5)所示： 

$i_d=\frac{{-u}_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}---\left(5\right)$

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d

潮流计算收敛后，换流变压器二次侧母线的有功功率P_m和无功功率Q_m均为已知量，因此可由式(6)计算得到注入电流实部与虚部分量I_mx、I_my： 

$I_{\mathrm{mx}}=-\frac{U_{\mathrm{mx}}{P}_m+U_{\mathrm{my}}{Q}_m}{U_m^2}$

(6) 

$I_{\mathrm{my}}=-\frac{U_{\mathrm{my}}{P}_m-U_{\mathrm{mx}}{Q}_m}{U_m^2}$

计算VSC换流器出口电压U_c及其实部分量U_cx与虚部分量U_cy，如式(7)所示： 

U_cx＝U_mx-X_cI_my

U_cy＝U_my+X_cI_mx                    (7) 

$U_c=\sqrt{U_{\mathrm{cx}}^2+U_{\mathrm{cy}}^2}$

VSC控制变量调制比M和移相角度δ可按下式计算： 

$M=\frac{\sqrt{2}{U}_c}{{\mathrm{\μu}}_d}---\left(8\right)$

$\mathrm{\δ}={\mathrm{\δ}}_m-\arctan \left(\frac{U_{\mathrm{cy}}}{U_{\mathrm{cx}}}\right)$

其中μ为直流电压利用系数、δ_m为换流变压器二次侧母线电压相位。 

控制变量M和δ初值计算完成后，则可根据控制器传递函数方框图逐级回推，求出各环节输出中间变量的初始值。 

与现有技术比，本发明提供的一种Flexible HVDC潮流计算模型及其计算方法，利用本发明实现Flexible HVDC交直流混联电网潮流计算，无需大量代码开发与维护，可高效的求解混联电网潮流状态，并为混联电网动态特性仿真提供初值；在分析柔性直流输电系统一次主电路拓扑结构以及控制物理量特征的基础上，应用等值发电机模拟换流器与交流电网功率交换控制特性；而且，Flexible HVDC潮流计算模型简单，两端换流器与交流电网交换功率可由控制设定值以及直流损耗计算公式直接得出；换流器采用等值发电机模拟，无需修改交直流混联电网潮流计算稀疏矩阵结构，程序开发与维护工作量小；再者Flexible HVDC潮流计算模型加入，不会影响网络潮流计算收敛特性；交直流混联电网潮流计算对直流输电线路的求解规模无约束。 

附图说明

图1为Flexible-HVDC输电系统整体结构示意图； 

图2为VSC换流器与交流系统接口模型示意图； 

图3为Flexible HVDC直流输电系统稳态模型示意图； 

图4为Flexible HVDC潮流计算方法的流程示意图； 

图5为四机两区域Flexible HVDC交直流混联输电系统示意图。 

具体实施方式

名词解释： 

增量电阻，所述换流变压器有电阻，本模型将该电阻值增大，如由1.0欧姆增加至1.5欧姆，以模拟换相电抗器和换流器的有功损耗。 

如图1至5所示，本发明的目的在于，建立一种高效实用的Flexible HVDC潮流计算模型与算法，在分析柔性直流输电系统一次主电路拓扑结构以及控制物理量特征的基础上，应用等值发电机模拟换流器与交流电网功率交换控制特性。Flexible HVDC潮流计算模型简单，两端换流器与交流电网交换功率可由控制设定值以及直流损耗计算公式直接得出；换流器采用等值发电机模拟，无需修改交直流混联电网潮流计算稀疏矩阵结构，程序开发与维护工作量小；Flexible HVDC潮流计算模型加入，不会影响网络潮流计算收敛特性；交直流混联电网潮流计算对直流输电线路的求解规模无约束。 

本发明建立高效实用的Flexible HVDC潮流计算模型与算法，包括以下步骤： 

(1)交流换流变压器与滤波器是Flexible HVDC输电系统中主要交流部件，将以上两个部件划归为交流电网元件，并入交流电网潮流建模，将Flexible HVDC中VSC换流器与交流电网接口母线定位于换流变压器二次侧母线； 

(2)选取Flexible HVDC交直流混联电网统一基准值系统，将交直流各物理参数进行标么化处理； 

(3)假设换流器交流母线电压三相对称、直流电压与电流平直，且将换流器和换相电抗有功损耗由换流变压器附加电阻增量模拟； 

(4)换流变压器二次侧母线接入等值发电机，母线的潮流计算节点类型与 参量，依据换流器控制目标和控制设定值确定； 

(5)启动交直流混联电网潮流计算，收敛后计算Flexible HVDC各状态变量初值，供混联电网动态仿真分析使用。 

其中，进一步包括下面的详细步骤： 

1、Flexible HVDC交流元件建模，具体步骤如下： 

(1)将Flexible HVDC换流变压器划归为交流电网元件，即在换流变一、二次侧母线间增加一可变抽头的变压器元件； 

(2)将Flexible HVDC滤波器划归为交流电网元件，即在换流变二次侧母线并入一电容支路，基波容抗由滤波器电容值计算得出。 

2、Flexible HVDC与交流电网采用统一的基准值系统，具体设置如下： 

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{dB}}=S_B\\ U_{\mathrm{dB}}=U_{\mathrm{mN}}\\ I_{\mathrm{dB}}=\sqrt{3}{I}_B\\ R_{\mathrm{dB}}=Z_B\end{array}\right.$

式中S_B、U_mN、I_B、Z_B分别为交流系统基准功率、换流变压器二次侧额定电压以及基准电流和阻抗；P_dB、U_dB、I_dB、R_dB分别为Flexible HVDC直流系统基准功率、基准电压、基准电流与电阻。 

3、VSC换流器与交流电网功率交换特性由等值发电机模拟，具体方案如下： 

针对VSC换流器控制目标为换流变压器一次侧母线电压、换流变压器二次侧注入直流系统的有功或无功以及直流侧电压等物理量的特点，根据各种不同控制变量组合，换流变二次侧接入等值发电机模拟功率交换特性。混合电网潮流计算中，换流变二次侧母线的节点类型，依据控制目标进行设置，如表1所示。 

表1潮流模型中换流变压器二次侧母线不同控制方式节点类型及参数设置 

注：“√”由控制设定值直接提供；“⊙”需数值求解。 

表中，PG母线类型对应的是利用本母线注入无功功率控制其他母线电压的节点，PQ母线类型对应的是指定本母线注入有功功率和无功功率的节点。对应控制方式1和2，潮流计算所需的有功、无功或母线电压设置值参数均可由Flexible HVDC控制设定值直接获得；控制方式3和4，无功或母线电压可直接获得，但对于定直流电压控制的换流器，由于直流输电系统存在网络损耗，因此有功参数无法直接获得，需要进行计算求解。 

对于两端Flexible HVDC直流输电系统，以VSC₁定有功功率控制、VSC₂定直流电压控制为例，P_m1ref、u_d2ref以及直流电阻r_d均为已知量，需要计算有功功率P_m2。在直流侧，电压、电流和功率满足关系式(1)和式(2)。 

P_m1ref＝u_d1i_d                (1) 

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d            (2) 

将式(2)带入式(1)，并进一步求解可得直流电流i_d。 

$\begin{array}{c}{P}_{m1\mathrm{ref}}=(u_{d2\mathrm{ref}}+{2r}_d{i}_d)i_d\\ \⇓\\ 2r_d{i}_d^2+u_{d2\mathrm{ref}}{i}_d-P_{m1\mathrm{ref}}=0\\ \⇓\\ i_d=\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\end{array}---\left(3\right)$

将换相电抗器与换流器有功功率损耗均并入换流变压器电阻增量模拟后，两端Flexible HVDC系统中，两端VSC从换流变压器二次侧吸收有功功率的绝对值偏差仅为直流电流在直流电阻上产生的有功损耗，因此P_m2的计算公式为 

$P_{m2}=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{i}_d^2=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{\left(\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\right)}^2---\left(4\right)$

由此可见，定直流电压控制换流器与系统交换的有功功率P_m2亦可直接求取。 

4、混联电网潮流计算收敛后，进一步求取Flexible HVDC系统的状态变量，供混联电网动态仿真使用，具体步骤如下： 

(1)直流输电系统状态变量初值求解。以VSC₁定有功功率控制、VSC₂定直流电压控制为例，直流电流i_d以及VSC₁侧直流电压初值u_d1，如式(5)所示。 

$i_d=\frac{{-u}_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}---\left(5\right)$

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d

(2)直流输电系统状态变量初值求解。 

潮流计算收敛后，换流变二次侧母线有功功率P_m和无功功率Q_m均为已知量，因此可由式(6)计算得到注入电流实部与虚部分量I_mx、I_my。 

$I_{\mathrm{mx}}=-\frac{U_{\mathrm{mx}}{P}_m+U_{\mathrm{my}}{Q}_m}{U_m^2}$

(6) 

$I_{\mathrm{my}}=-\frac{U_{\mathrm{my}}{P}_m-U_{\mathrm{mx}}{Q}_m}{U_m^2}$

进一步可以计算VSC出口电压U_c及其实部分量U_cx与虚部分量U_cy，如式(7) 所示。 

U_cx＝U_mx-X_cI_my

U_cy＝U_my+X_cI_mx                    (7) 

$U_c=\sqrt{U_{\mathrm{cx}}^2+U_{\mathrm{cy}}^2}$

VSC控制变量调制比M和移相角度δ可按下式计算。 

$M=\frac{\sqrt{2}{U}_c}{{\mathrm{\μu}}_d}---\left(8\right)$

$\mathrm{\δ}={\mathrm{\δ}}_m-\arctan \left(\frac{U_{\mathrm{cy}}}{U_{\mathrm{cx}}}\right)$

控制变量M和δ初值计算完成后，则可根据控制器传递函数方框图逐级回推，求出各环节输出中间变量的初始值。 

本发明的有益效果是： 

利用本发明实现Flexible HVDC交直流混联电网潮流计算，无需大量代码开发与维护，可高效的求解混联电网潮流状态，并为混联电网动态特性仿真提供初值。 

实施例： 

(1)应用电力系统商业分析计算软件BPA，建立图5所示的四机两区域Flexible HVDC交直流混联输电系统。其中，柔性直流两端换流变压器与高通滤波器均划归入交流电网建模； 

(2)交直流系统基准容量选择为100MVA和100MW，交流电网基准电压为230kV，直流基准电压取换流变压器二次侧额定电压为115kV，进行参数折算； 

(3)VSC₁采用定有功和定无功功率控制、VSC₂采用定直流电压和定无功功率控制，各控制量参考设定值分别为P_m1ref＝1.0pu、Q_m1ref＝0.0pu、u_d2ref＝2.0pu、Q_m2ref＝0.0pu。据此设置Flexible HVDC两端换流变压器二次侧母线类型为PQ节点，定直流电压控制VSC有功功率依据公式(4)可计算0.9792pu。交流电网潮流计 算数据按照表1进行设置； 

(4)启动混联电网潮流计算，迭代5次即可收敛。利用交流母线电压以及Flexible HVDC注入交流电网功率，计算直流系统各状态变量初值，结果如表2所示。 

表2：依据本发明的交直流并联输电系统中交流运行数据(单位：pu)； 

表3：依据本发明的混联电网潮流计算结果及Flexible HVDC变量初始值(单位：pu)。 

表2 

发电机和负荷	母线类型	有功功率	感性无功	母线电压	母线相位
						Gen1	PV	7	-	1.03	-
Gen2	PV	7	-	1.01	-
						Gen3	平衡母线	-	-	1.03	-6.8°
Gen4	PV	7	-	1.01	-
						Load9	PQ	9.76	1	-	-
Load10	PQ	15.67	3	-	-

表3 

换流器	交流有功Ps	交流无功Qs	直流电压ud	直流电流id	调制比M	移相角度δ
							VSC1	1.0000	0.0000	2.0591	0.4857	0.8092	0.1462
VSC2	-0.9792	0.0000	2.0000	0.4857	0.8605	-0.1324

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。 

Claims (12)

1.一种Flexible HVDC潮流计算模型，设置在交直流混联电网中，其包括：控制系统、换相电抗器1、换相电抗器2、VSC换流器1(VSC₁)、VSC换流器2(VSC₂)、直流电容器和直流输电线路；其特征在于，所述计算模型包括：交流电网元件1和交流电网元件2；所述交流电网元件1、所述换相电抗器1、所述VSC换流器1、所述直流电容器、所述VSC换流器2、所述电抗器2和所述交流电网元件2依次连接；所述控制系统分别接收所述交流电网1、所述交流电网2和所述直流电容器的运行数据信息，并分别向所述VSC换流器1和VSC换流器2传输控制信息。

2.根据权利要求1所述的计算模型，其特征在于，所述交流电网元件1和所述交流电网元件2分别包括换流变压器(1、2)和滤波器(1、2)；所述换流变压器的一次侧母线连接到交流系统；所述滤波器的一侧连接到所述换流变压器的二次侧母线，另一侧接地。

3.根据权利要求2所述的计算模型，其特征在于，所述滤波器由电容器组成。

4.根据1-3项权利要求任一项所述的计算模型的Flexible HVDC潮流计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1).在交流电网数据中增加输入换流变压器和滤波器参数；

(2).输入Flexible HVDC系统参数，对系统参数进行标幺化处理；

(3).计算定直流电压控制的VSC等值发电有功；

(4).设置VSC等值发电机类型与运行参数；

(5).启动潮流计算。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，换流变压器和滤波器参数包括换相电抗器和VSC换流器有功损耗，换相电抗器和VSC换流器有功损耗由换流变压器的增量电阻模拟。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述系统参数标幺化的基准值具体设置如下：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{dB}}=S_B\\ U_{\mathrm{dB}}=U_{\mathrm{mN}}\\ I_{\mathrm{dB}}=\sqrt{3}{I}_B\\ R_{\mathrm{dB}}=Z_B\end{array}\right.$

式中S_B、U_mN、I_B、Z_B分别为交流系统基准功率、换流变压器二次侧额定电压以及基准电流和阻抗；P_dB、U_dB、I_dB、R_dB分别为直流输电系统的基准功率、基准电压、基准电流和电阻。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，VSC换流器1采用定有功功率控制、VSC换流器2采用定直流电压控制；则在直流侧，电压、电流和功率满足关系式(1)和式(2)；

P_m1ref＝u_d1i_d                    (1)

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d                (2)

式中，P_m1ref、u_d1分别为VSC换流器1有功功率控制设定值和直流侧电压；u_d2ref为VSC换流器2直流侧电压控制设定值；i_d、r_d分别为直流电流和直流电阻；

将式(2)带入式(1)，并进一步求解可得：

$\begin{array}{c}{P}_{m1\mathrm{ref}}=(u_{d2\mathrm{ref}}+{2r}_d{i}_d)i_d\\ \⇓\\ 2r_d{i}_d^2+u_{d2\mathrm{ref}}{i}_d-P_{m1\mathrm{ref}}=0\\ \⇓\\ i_d=\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\end{array}---\left(3\right)$

则VSC换流器2与交直流电网交换有功功率P_m2的计算公式(4)为：

$P_{m2}=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{i}_d^2=-P_{m1\mathrm{ref}}+2r_d{\left(\frac{-u_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}\right)}^2---\left(4\right)$

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，根据VSC控制方式和控制量设定值，确定VSC等值发电机类型与运行参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述VSC控制方式为定交流有功P_m和定交流无功Q_m，则设置换流变压器二次侧母线类型为PQ，VSC等值发电机的运行参数设置为控制设定值P_mref和Q_mref；所述VSC控制方式为定交流有功P_m和定换流变一次侧交流电压U_s，则设置换流变压器二次侧母线类型为PG，VSC等值发电机的运行参数设置为控制设定值P_mref和U_sref；所述VSC控制方式为定直流电压u_d和定交流无功Q_m，则设置换流变压器二次侧母线类型为PQ，VSC等值发电机的运行参数设置为扣除直流输电系统损耗后有功功率P_m和控制设定值Q_mref；所述VSC控制方式为定直流电压u_d和定换流变一次侧交流电压U_s，则设定换流变压器二次侧母线类型为PG，VSC等值发电机的运行参数设置为扣除直流输电系统损耗后有功功率P_m和换流变一次侧母线电压控制设定值U_sref。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，换流变压器二次侧母线类型PG是利用本母线注入无功功率控制其他母线电压的节点；换流变压器二次侧母线类型PQ是指定本母线注入有功功率和无功功率的节点。

11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，在交直流混联电网潮流计算收敛后，求取Flexible HVDC潮流计算模型的状态变量，供交直流混联电网动态仿真使用。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，求解直流输电系统状态变量初值；VSC换流器1为定有功功率控制、VSC换流器2为定直流电压控制，直流电流i_d以及VSC₁侧直流电压初值U_d1，如式(5)所示：

$i_d=\frac{{-u}_{d2\mathrm{ref}}\±\sqrt{u_{d2\mathrm{ref}}^2+8r_d{P}_{m1\mathrm{ref}}}}{4r_d}---\left(5\right)$

u_d1＝u_d2ref+2r_di_d

潮流计算收敛后，换流变压器二次侧母线的有功功率P_m和无功功率Q_m均为已知量，因此可由式(6)计算得到注入电流实部与虚部分量I_mx、I_my：

$I_{\mathrm{mx}}=-\frac{U_{\mathrm{mx}}{P}_m+U_{\mathrm{my}}{Q}_m}{U_m^2}$

(6)

$I_{\mathrm{my}}=-\frac{U_{\mathrm{my}}{P}_m-U_{\mathrm{mx}}{Q}_m}{U_m^2}$

计算VSC换流器出口电压U_c及其实部分量U_cx与虚部分量U_cy，如式(7)所示：

U_cx＝U_mx-X_cI_my

U_cy＝U_my+X_cI_mx                (7)

$U_c=\sqrt{U_{\mathrm{cx}}^2+U_{\mathrm{cy}}^2}$

VSC控制变量调制比M和移相角度δ可按下式计算：

$M=\frac{\sqrt{2}{U}_c}{{\mathrm{\μu}}_d}---\left(8\right)$

$\mathrm{\δ}={\mathrm{\δ}}_m-\arctan \left(\frac{U_{\mathrm{cy}}}{U_{\mathrm{cx}}}\right)$

其中μ为直流电压利用系数、δ_m为换流变压器二次侧母线电压相位。

控制变量M和δ初值计算完成后，则可根据控制器传递函数方框图逐级回推，求出各环节输出中间变量的初始值。

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