CN107562971A - 一种基于pss/e的交直流电网潮流计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法，所述计算方法包括：I、构建直流网络的等效交流网络；II、构建实际交流网络；III、计算所述等效交流网络和实际交流网络的潮流；本发明所述的方法利用PSS/E交流潮流计算功能实现交直流混合系统潮流计算，数据搭建方便，不需额外开发计算程序，同时可以利用PSSE的图形界面进行系统搭建和实现图形化输出。

Description

一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法
技术领域
本发明涉及一种计算方法，具体讲涉及一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法。
背景技术
直流电网基于常规直流输电技术和柔性直流输电技术，是由大量直流端以直流形式互联组成的能量传输系统。直流电网不存在交流电网固有的同步稳定问题，传输距离基本不受限制，能够实现大范围的潮流调节和控制，在大规模分布式可再生能源接入、海洋群岛供电、海上风电场群集中送出、新型城市电网构建等问题上具有突出技术优势。
应用于交直流系统潮流计算的方法有两种，即交直流统一迭代方法和交替迭代方法。统一迭代法将交流系统和直流系统作为一个整体进行迭代计算，交替迭代法则是交替进行交流系统和直流系统各自内部的迭代计算，通过交流和直流接口的变量进行相互修正。统一迭代法具有更快的收敛速度，而交替迭代法有利于在现有电力系统分析仿真软件的交流潮流计算功能基础上进行交直流系统潮流计算的开发扩展。
目前一些电力系统分析仿真软件具有含多端常规直流及双端柔性直流的交直流系统潮流计算功能，但是针对含常规和柔性直流构成的直流电网的交直流潮流计算功能则还不具备。
为此，迫切需要一种交直流电网潮流计算方法实现对交直流潮流计算功能。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法，所述计算方法包括：
I、构建直流网络的等效交流网络；
II、构建实际交流网络；
III、计算所述等效交流网络和实际交流网络的潮流。
优选的，所述步骤I直流网络的等效交流网络的构建包括：
(1)用交流母线和线路搭建直流母线和线路；
(2)用等效交流系统容量基准作为直流电网的容量基准；
(3)用等效交流线路电阻标幺值作为直流线路电阻标幺值；
(4)将AC/DC换流站的直流侧等效；
(5)将DC/DC变换器等效。
优选的，所述步骤(4)AC/DC换流站的有功类控制包括：定直流电压控制和定有功功率控制；
所述定直流电压控制包括：采用交流发电机等效，相应节点类型为平衡节点；
所述定有功功率控制包括：采用交流恒功率负荷等效，相应节点类型为PQ节点，无功功率Q设置为0。
优选的，所述步骤(5)DC/DC变换器包括：控制一侧的直流母线电压的DC/DC变换器或控制传输的有功功率的DC/DC变换器；
所述控制一侧直流母线电压的DC/DC变换器包括：采用交流发电机等效控制那侧直流母线电压的DC/DC变换器，节点类型为平衡节点，另一侧采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，无功功率Q设置为0，有功功率P值根据对侧直流母线上发电机的实际有功功率进行设置；
所述控制传输的有功功率的DC/DC变换器包括：两侧都采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，无功功率Q设置为0，有功功率P根据变换器的有功传输设定值进行设置，通过设置元件有功功率的不同，等效变换器的功率损耗。
优选的，所述步骤II实际交流网络包括：AC/DC换流站交流侧等效网络和所述交流网络其余部分。
优选的，所述AC/DC换流站交流侧等效网络包括：定交流电压控制时的换流站或定无功功率控制时的换流站交流侧等效。
优选的，所述定交流电压控制时的换流站包括：采用交流发电机等效，节点类型为PV节点，通过设置直流和交流侧元件有功功率P的不同，等效换流站的功率损耗，定直流电压控制的换流站有功功率P的值由直流网络潮流计算得到；
所述定无功功率控制时的换流站包括：采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ节点，通过设置直流和交流侧元件有功功率P的不同，等效换流站的功率损耗，定直流电压控制的换流站有功功率P的值由直流网络潮流计算得到。
优选的，所述交流网络其余部分正常搭建。
优选的，所述步骤III所述等效交流网络和未等效的交流网络的潮流的计算步骤包括：
步骤I、进行直流网络潮流迭代计算，并修正DC/DC变换器传输的功率；
步骤II、根据修正结果再进行直流网络潮流迭代计算，并修正AC/DC换流器传输的功率；
步骤III、进行交直流混合网络的潮流计算。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种含直流电网的交直流潮流计算方法，能够充分利用已经成熟的商业仿真软件的潮流计算功能，避免潮流计算程序的开发工作，不需要外部接口程序，只由具有交流潮流计算功能的仿真软件(PSS/E)本身实现含直流电网的交直流潮流计算功能
本发明优点是数据搭建方便，不需额外开发计算程序，同时可以利用PSSE的图形界面进行系统搭建和实现图形化输出。
附图说明
图1为基于PSS/E的交直流电网潮流计算流程。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明提供一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法，所述方法包括如下步骤：
I、构建直流网络的等效交流网络；
II、构建实际交流网络；
III、计算等效交流网络和实际交流网络的潮流。
本发明利用PSS/E交流潮流计算功能，对于直流网络采用交流等效的方法，即使用交流各元件搭建直流电网系统进行潮流计算，相应潮流计算结果反映所要计算的直流电网的潮流分布，对于交流网络则进行正常的交流潮流计算，最后依据交直流网络各自的潮流计算结果进行相互修正，从而实现交直流电网潮流计算功能。具体如下：
直流网络潮流计算
1、利用交流母线和线路搭建直流母线和线路，线路电抗设为很小(交流潮流计算程序要求线路电抗不能取为0，因此取一相对其直流电阻非常小的值，对于计算结果来说可忽略为0)，电纳设为0，相当于只有电阻特性的线路，用以等效直流线路。交流母线额定电压选取方式为：若直流母线额定电压为±U，则等效的交流母线额定电压为U或2U均可，不同之处在于结果的显示，以±200kV等级为例，假设直流潮流计算结果应为±199kV，若选择200kV为等效交流系统额定电压，则输出结果对应为199kV，若选择400kV为等效交流系统额定电压，则输出结果对应为398kV。网络中同样不含其它电感和电容储能元件，因此为一纯电阻网络，不存在无功功率，用以模拟直流网络潮流。
2、等效交流系统容量基准等于直流电网的容量基准。
3、等效交流线路电阻标幺值与直流线路电阻标幺值相等。
4、AC/DC换流站直流侧等效：换流站的有功类控制方式只能采用定直流电压控制和定有功功率控制。对于定直流电压控制站，使用交流发电机等效，无功出力设为0，相应节点类型为平衡节点；对于定有功功率控制站，使用交流恒功率负荷进行等效，相应节点类型为PQ节点，Q设置为0。
5、DC/DC变换器等效：若DC/DC变换器控制某一侧直流母线电压，则在该侧采用交流发电机等效，节点类型为平衡节点，另一侧采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，Q设置为0，P值根据对侧直流母线上发电机的实际有功功率进行设置(需先计算一次直流系统潮流)；若DC/DC变换器控制传输的有功功率，则两侧都采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，Q设置为0，P根据变换器的有功传输设定值进行设置。通过设置两侧元件有功功率的不同，可等效变换器的功率损耗(需先计算一次直流系统潮流再做损耗修正)。
交流网络潮流计算
6、AC/DC换流站交流侧等效：当换流站采用定交流电压控制时，采用交流发电机进行等效，节点类型为PV节点，有功传输值由直流网络潮流计算得到；当换流站采用定无功功率控制时，采用交流恒功率负荷进行等效，节点类型为PQ节点。通过设置直流和交流侧元件有功功率的不同，可等效换流站的功率损耗。
7、交流网络其余部分正常搭建。
在上述等效方式下，系统分为两部分，一部分是用来等效直流网络的交流系统，另一部分是真正的交流网络。运行PSSE潮流计算程序，等效直流网络的交流系统中各母线电压(标幺值和有名值)、线路传输功率(标幺和有名值)、线路损耗(标幺和有名值)和线路电流(标幺值)均为所研究直流网络的潮流结果，线路电流的有名值需进行相应换算。真正的交流系统则完全反映交流电网的潮流分布。计算时先进行一次直流网络潮流迭代计算，根据结果修正DC/DC变换器传输的功率，再进行一次直流网络潮流迭代计算，根据结果修正AC/DC换流器传输的功率，最后进行一次交直流混合网络的潮流计算，得到最终结果。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基于PSS/E的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：
I、构建直流网络的等效交流网络；
II、构建实际交流网络；
III、计算所述等效交流网络和实际交流网络的潮流。
2.如权利要求1所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤I直流网络的等效交流网络的构建包括：
(1)用交流母线和线路搭建直流母线和线路；
(2)用等效交流系统容量基准作为直流电网的容量基准；
(3)用等效交流线路电阻标幺值作为直流线路电阻标幺值；
(4)将AC/DC换流站的直流侧等效；
(5)将DC/DC变换器等效。
3.如权利要求2所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(4)AC/DC换流站的有功类控制包括：定直流电压控制和定有功功率控制；
所述定直流电压控制包括：采用交流发电机等效，相应节点类型为平衡节点；
所述定有功功率控制包括：采用交流恒功率负荷等效，相应节点类型为PQ节点，无功功率Q设置为0。
4.如权利要求2所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(5)DC/DC变换器包括：控制一侧的直流母线电压的DC/DC变换器或控制传输的有功功率的DC/DC变换器；
所述控制一侧直流母线电压的DC/DC变换器包括：采用交流发电机等效控制那侧直流母线电压的DC/DC变换器，节点类型为平衡节点，另一侧采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，无功功率Q设置为0，有功功率P值根据对侧直流母线上发电机的实际有功功率进行设置；
所述控制传输的有功功率的DC/DC变换器包括：两侧都采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ，无功功率Q设置为0，有功功率P根据变换器的有功传输设定值进行设置，通过设置元件有功功率的不同，等效变换器的功率损耗。
5.如权利要求1所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤II实际交流网络包括：AC/DC换流站交流侧等效网络和所述交流网络其余部分。
6.如权利要求5所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述AC/DC换流站交流侧等效网络包括：定交流电压控制时的换流站或定无功功率控制时的换流站交流侧等效。
7.如权利要求6所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述定交流电压控制时的换流站包括：采用交流发电机等效，节点类型为PV节点，通过设置直流和交流侧元件有功功率P的不同，等效换流站的功率损耗，定直流电压控制的换流站有功功率P的值由直流网络潮流计算得到；
所述定无功功率控制时的换流站包括：采用交流恒功率负荷等效，节点类型为PQ节点，通过设置直流和交流侧元件有功功率P的不同，等效换流站的功率损耗，定直流电压控制的换流站有功功率P的值由直流网络潮流计算得到。
8.如权利要求5所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述交流网络其余部分正常搭建。
9.如权利要求1所述的交直流电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤III所述等效交流网络和实际交流网络的潮流的计算步骤包括：
步骤I、进行直流网络潮流迭代计算，并修正DC/DC变换器传输的功率；
步骤II、根据修正结果再进行直流网络潮流迭代计算，并修正AC/DC换流器传输的功率；
步骤III、进行交直流混合网络的潮流计算。
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