CN109638839A - 一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法，首先赋予正极有功功率初值，计算时先针对正极网络进行潮流计算，并根据计算结果对负极节点有功功率初值进行更新，再对负极网络进行潮流计算，并根据潮流计算获得的负极有功功率更新正极各节点有功功率，反复迭代更新后直至正负极节点电压修正量均达到收敛条件。本发明对于不同多端直流协调控制策略，以及正、负极不同拓扑结构的直流网络都具有通用性，能真实准确反映出真双极系统的潮流分布；该方法基于节点电流关系，对电压初始值选取不敏感，能够通过更少的迭代次数达到相同的潮流预定计算精度，更加适用于工程中多端柔性直流网络系统的潮流计算。

Description

一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，涉及一种双极柔性直流输电系统的潮流计算方法。

背景技术

随着可再生能源的持续发展，以及当前电网技术升级等方面的需求，柔性直流电网未来的发展方向将集中在大规模风电送出、区域电网互联、向城市负荷中心的电力输送等方面。柔性直流输电系统将呈现出以下特点：

(1)柔性直流输电系统向更高电压等级、更大输电容量发展，灵活可靠的真双极输电系统得到发展和应用，电网运行模式更加复杂；(2)电压源型换流器利于构成并联型多端直流输电系统，直流输电系统由双端向多端结构、辐射型向环型、网状结构发展，网架拓扑更加灵活、复杂；(3)由于新能源出力的特殊性，新能源电站接入柔性直流输电网络时，换流器的有功无功解耦控制方式无法直接应用在送端，送受端换流器控制方式呈现差异性和多样性。

应对直流电网格局的深刻变化，对多端直流输电网络进行潮流计算，是进一步分析其运行特性、潮流控制、交流电压控制等的必要条件，也是暂态仿真中系统状态变量初值选取及相应的控制保护的研究基础。但现有技术中尚无基于真双极多端柔性直流输电系统的潮流计算方法。

在真双极接线方式下，正负两极可独立控制，在不对称运行工况下正负极网络潮流不等。由于极间电流关联性，无法将单极网络的潮流计算方法直接应用在真双极系统中。目前的潮流算法有其局限性，仅适用于单极网络或对称双极网络的潮流计算，只能应对有限的几种控制方法，如单纯的主动控制和单纯的下垂控制方法，完全无法在真双极直流输电系统中应用，这显然无法满足快速发展的直流电网的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明在多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统中，针对VSC-MTDC的多种协调控制策略，提出了一种具有通用性的基于节点电流关系潮流计算方法，能够应对柔性直流输电(Multi-terminalVSC-HVDC,VSC-MTDC)的新形态。

现有的真双极柔性直流输电工程一般采用对称双极带金属回流线的接线方式，系统中分别设有正极运行层、负极运行层和金属回流层。真双极接线方式下的单端VSC-HVDC换流站的结构示意图如图1所示，其中，每个换流站由两套独立的正极换流器和负极换流器构成，正负换流器之间接地，接地引线从正极换流器和负极换流器在直流侧的联接点引出，接地点钳制电位。

在对称运行工况下两极潮流有功功率幅值相等，方向相同，电流幅值相等，方向相反；在非对称运行工况下，两极潮流有功功率和电流幅值均不等。因此，在每次迭代过程中，进行正极(负极)潮流计算的同时，应根据当前潮流计算结果对负极(正极)的有功功率设定值进行更新；正负极的潮流量必须同时收敛时才得到可行解。

此外，随着新能源接入，VSC(受控电压源型换流器)的控制不再仅仅局限于定电压控制、定功率控制或是电压下垂控制，幅相控制作为一种能提供电压支撑的耦合控制也被应用到了VSC-MTDC系统中。为应对多端柔性直流输电(Multi-terminal VSC-HVDC,VSC-MTDC)的新形态，本发明提出了一种基于真双极接线VSC-MTDC的潮流算法，对幅相控制节点的处理方式也进行了讨论和说明。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法，包括如下步骤：

赋予正极有功功率初值为初始总功率设定值的一半；

先针对正极网络进行潮流计算，并根据计算结果对负极节点有功功率初值更新为节点总功率设定值与正极各节点功率之差，再对负极网络进行潮流计算，若正负极节点电压修正量有其一未达到收敛条件则更新正极各节点有功功率值为节点总功率设定值与负极各节点功率之差后再循环计算本步骤至收敛；

检验各VSC传输功率是否超过有功传输容量上下限，若满足功率约束条件则完成真双极潮流计算，若不满足则对于发生功率越限的VSC，其控制方式转换为定有功功率控制，并重新设定有功功率参考值。

进一步的，采用不同控制方式的换流站分别采用如下潮流计算方法：

针对采用主从控制方式的换流站：根据给定的主站直流电压和从站有功功率，计算直流电网中各节点电压和有功功率，只有从站参与潮流计算方程组迭代；

对于采用电压下垂控制方式的换流站：直流电压和有功功率保持特定关系，根据下垂控制站点的直流电压参考值、功率参考值和下垂系数，求出当前直流电网各节点电压和有功功率；

对于含幅相控制的混合控制系统，将幅相控制节点视作定有功功率节点，计算出各节点潮流量。

进一步的，采用不同控制方式的换流站正极分别采用如下潮流计算方法：

采用主从控制方式的换流站潮流计算公式为：

其中，Y_{dc_p,ij}为正极导纳矩阵，U_{dc_p,i}为正极电压，P_{dc_p,i}为正极有功功率；

采用电压下垂控制方式的换流站潮流计算公式为：

其中为节点电压参考值，为节点功率参考值，K_{dc_p,i}为下垂系数，定有功功率换流站的下垂系数为0，采用电压下垂控制方式的所有换流站均参与潮流计算方程组迭代；

采用幅相控制方式的节点潮流计算公式为：

采用不同控制方式的换流站负极采用和正极网络相同的潮流计算方法，根据控制方式的不同选用不同的节点潮流计算公式；

采用主从控制方式的换流站中只有从站参与潮流计算方程组迭代，采用电压下垂控制方式的换流站均参与潮流计算方程组迭代。

进一步的，潮流计算公式采用牛顿-拉夫逊算法求解，计算得到节点电压修正量、节点电压、节点有功功率。

进一步的，在潮流计算之前，还包括输入节点信息和支路信息的步骤，以及对各电气量进行标幺化处理，形成总功率初始值矩阵，正负极电压初始值，形成正负极导纳矩阵的步骤。

进一步的，本方法具体包括如下步骤：

(1)输入多端柔性直流输电系统的节点信息和支路信息，所述输电系统的信息包括正负极直流网络的节点数n_p，n_n，支路i-j之间的正负极支路导纳y_{dc_p,ij}，y_{dc_n,ij}，正常对称运行工况下n_p＝n_n＝n,y_{dc_p,ij}＝y_{dc_n,ij}＝y_dc,ij，i＝1,2,...n,j＝1,2,...,n,i≠j；各换流站总功率初始值P_dc0,i，正负极电压初始值U_{dc_p,i}，U_{dc_n,i}，正负极换流器容量上限P_{max_p,i}，P_{max_n,i}，i＝1,2,...n；采用电压下垂控制的换流器信息还包括正负极下垂系数K_{dc_p},K_{dc_n}；

(2)根据输电网络信息，对各电气量进行标幺化处理，形成总功率初始值矩阵P_dc0，正负极电压初始值U_{dc_p}，U_{dc_n}；结合当前电网运行状态，根据式(1)形成正极导纳矩阵Y_{dc_p}：

同样方法形成负极导纳矩阵Y_{dc_n}；

(3)初始化正极有功功率设定值为初始总功率设定值的一半：

(4)基于节点电流关系对正极网络进行潮流计算，潮流计算方程式为：

对于主从控制，单个主站采用定直流电压控制，n-1个从站采用定有功功率控制；主站的电压量已知，不参与潮流计算方程组迭代，n-1个从站参与迭代，用牛拉法求解式(3)，其中雅可比矩阵如式(4)所示：

对于下垂控制，n个换流站中有m个采用下垂控制，其余n-m个换流站采用定有功功率控制；根据下垂控制站U-P曲线，得电压和有功功率的关系：

其中为节点电压参考值，为节点功率参考值，K_{dc_p,i}为下垂系数，n-m个定有功功率换流站的下垂系数为0；

n个换流站均参加潮流计算方程组迭代，则方程组共有n个方程，潮流计算方程为

用牛拉法求解式(6)，雅各比矩阵的形成方法如式(7)：

(5)根据牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式：

令

由牛顿-拉夫逊算法基本公式：

f(U_dc)+J_dc(U_dc)·ΔU_dc＝0 (8)

求得：

针对主从控制，从站的有功功率计算方法如式(10)：

主从控制中主站的有功功率计算方法如式(11)：

针对电压下垂控制策略，m个下垂控制站的有功功率根据式(5)求出；n-m个定有功功率控制站的有功功率根据式(10)求出；

对于含幅相控制的混合控制系统中，由于幅相控制的换流器和新能源相接，该节点功率由新能源出力决定，因此在潮流计算中幅相控制换流器的有功功率设定值视为已知，雅各比矩阵的形成方法如下式：

(6)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量max|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(7)；

(7)根据正极潮流计算结果对负极节点有功功率初值进行更新，令负极各节点有功功率设定值为总功率设定值(已知)与正极各节点功率(已求)之差：

P_{dc_n}＝P_dc0-P_{dc_p} (12)

(8)基于节点电流关系对负极网络进行潮流计算，计算方法、过程与正极潮流计算一致，根据控制方法不同采用不同的计算公式；并采用牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式，求得负极节点电压修正量ΔU_{dc_n}，负极节点电压U_{dc_n}，负极节点有功功率P_{dc_n}；

(9)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量ma_x|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(10)；

(10)根据步骤(8)中得到的负极有功功率值，更新正极各节点有功功率值为总功率设定值与负极各节点功率之差：

P_{dc_p}＝P_dc0-P_{dc_n} (13)

同时迭代次数加一，并转入步骤(4)重新开始迭代计算；

(11)检验各VSC传输功率是否越限，各VSC传输功率都应该满足

P_dc,min≤P_dc,i≤P_dc,max (14)

式中P_dc,min为换流器有功传输容量下限，P_dc,max为换流器有功传输容量上限，若满足功率约束条件则完成真双极潮流计算，若不满足则进入步骤(12)；

(12)对于发生功率越限的VSC，其控制方式转换为定有功功率控制，且有功功率参考值取其上限或下限值。

进一步的，若定电压控制主站的有功功率越限，则主站控制方式转换为定有功功率控制，有功功率参考值取换流器容量上限或下限值；则后备主站换流站由定有功功率控制转换为定直流电压控制，初始电压参考值设为1.0p.u.，完成系统定直流电压主控权的切换；控制主站转移至后备主站，重新构成潮流计算方程组；若电压下垂控制节点有功功率越限，则下垂节点数减少，下垂控制节点改为定有功功率控制节点，有功功率参考值取换流器容量上限或下限值；根据改变后的节点类型和节点初始参数，重新形成潮流计算方程。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明针对VSC-MTDC的多种协调控制策略，提供一种具有通用性的基于节点电流关系潮流计算方法，对于不同多端直流协调控制策略，以及正、负极不同拓扑结构的直流网络都具有通用性，能真实准确反映出真双极系统的潮流分布；该方法基于节点电流关系，对电压初始值选取不敏感，能够通过更少的迭代次数达到相同的潮流预定计算精度，更加适用于工程中多端柔性直流网络系统的潮流计算。

附图说明

图1为真双极单端换流站结构示意图。

图2为真双极VSC-MTDC潮流计算流程图。

图3为四端辐射型VSC-MTDC系统拓扑结构图，图中只画出了正极拓扑，在初始正常工况下负极拓扑和正极拓扑结构一致。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明针对于系统中采用主从控制方式、采用电压下垂控制方式或是采用含幅相控制的混合控制系统都提供了相应的潮流计算方法，对于不同控制方式下的换流站分别进行潮流计算。采用不同控制方式的换流站分别采用如下潮流计算方法：针对采用主从控制方式的换流站：根据给定的主站直流电压和从站有功功率，计算直流电网中各节点电压和有功功率，只有从站参与潮流计算方程组迭代；对于采用电压下垂控制方式的换流站：直流电压和有功功率保持特定关系，根据下垂控制站点的直流电压参考值、功率参考值和下垂系数，求出当前直流电网各节点电压和有功功率；对于含幅相控制的混合控制系统，将幅相控制节点视作定有功功率节点，结合其他换流器控制方式，计算出各节点潮流量。

本发明中潮流计算的思路为：首先赋予正极有功功率初值，计算时先针对正极网络进行潮流计算，并根据计算结果对负极节点有功功率初值进行更新，再对负极网络进行潮流计算，并根据潮流计算获得的负极有功功率更新正极各节点有功功率，反复迭代更新后直至正负极节点电压修正量均达到收敛条件。其中，更新正负极有功功率时即根据以下原则进行：正极各节点有功功率值与负极各节点有功功率值之和为总功率设定值。

具体的说，本发明提供的潮流计算方法如图2所示，包括如下步骤：

(1)输入多端柔性直流输电系统(Multi-terminal voltage source converter-basedHVDC，VSC-MTDC)的节点信息和支路信息，所述输电系统的信息包括正负极直流网络的节点数n_p，n_n，支路i-j之间的正负极支路导纳y_{dc_p,ij}，y_{dc_n,ij}，正常对称运行工况下n_p＝n_n＝n,y_{dc_p,ij}＝y_{dc_n,ij}＝y_dc,ij，i＝1,2,...n,j＝1,2,...,n,i≠j；各换流站总功率初始值P_dc0,i，正负极电压初始值U_{dc_p,i}，U_{dc_n,i}，正负极换流器容量上限P_{max_p,i}，P_{max_n,i}，i＝1,2,...n；采用电压下垂控制的换流器信息还包括正负极下垂系数K_{dc_p},K_{dc_n}；

(2)根据输电网络信息，对各电气量进行标幺化处理，形成总功率初始值矩阵P_dc0，正负极电压初始值U_{dc_p}，U_{dc_n}；结合当前电网运行状态，根据式(1)形成正极导纳矩阵Y_{dc_p}：

负极导纳矩阵Y_{dc_n}形成方法与正极导纳矩阵类似，具体如下：

(3)初始化正极有功功率设定值为初始总功率设定值的一半：

(4)基于节点电流关系对正极网络进行潮流计算，潮流计算方程式为：

对于主从控制，单个主站采用定直流电压控制，n-1个从站采用定有功功率控制。主站的电压量已知，因此不参与潮流计算方程组迭代，n-1个从站参与迭代，因此方程组共有n-1个方程，其中P_{dc_p,1},P_{dc_p,i},…,P_{dc_p,n-1}为已知量，U_{dc_p,1},U_{dc_p,2},…,U_{dc_p,n-1}为待求量。用牛拉法求解式(3)，其中雅可比矩阵如式(4)所示：

对于下垂控制，n个换流站中有m个采用下垂控制，其余n-m个换流站采用定有功功率控制。根据下垂控制站U-P曲线，得电压和有功功率的关系：

其中为节点电压参考值，为节点功率参考值，K_{dc_p,i}为下垂系数，n-m个定有功功率换流站的下垂系数为0。

n个换流站均需参加潮流计算方程组迭代，则方程组共有n个方程。潮流计算方程为

U_{dc_p,1},U_{dc_p,2},…,U_{dc_p,n}为待求量。用牛拉法求解式(6)，雅各比矩阵的形成方法如式(8)：

(5)根据牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式：

令

由牛顿-拉夫逊算法基本公式：

f(U_dc)+J_dc(U_dc)·ΔU_dc＝0 (9)

求得：

针对主从控制，从站的有功功率计算方法如式(10)：

主从控制中主站(第n个)的有功功率计算方法如式(11)：

针对电压下垂控制策略，m个下垂控制站的有功功率根据式(5)求出；n-m个定有功功率控制站的有功功率根据式(10)求出。

对于含幅相控制的混合控制系统中，由于幅相控制的换流器和新能源相接，该节点功率由新能源出力决定，因此在潮流计算中幅相控制换流器的有功功率设定值视为已知，雅各比矩阵的形成方法如下式：

(6)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量max|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(7)；本步骤可根据需要删去，即仅在步骤(10)更新和迭代之前判断各节点潮流量是否收敛，事实上判断收敛步骤只要在步骤(10)更新和迭代之前至少执行一次即可，判断次数可根据需要调整。

(7)根据正极潮流计算结果对负极节点有功功率初值进行更新，令负极各节点有功功率设定值为总功率设定值(已知)与正极各节点功率(已求)之差：

P_{dc_n}＝P_dc0-P_{dc_p} (14)

(8)基于节点电流关系对负极网络进行潮流计算，计算方法、过程与正极潮流计算一致，根据控制方法不同(主从控制、下垂控制、幅相控制)采用不同的计算公式，仅需将正极潮流计算公式中表示正极的参数替换成表示负极的参数；并采用牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式，求得负极节点电压修正量ΔU_{dc_n}，负极节点电压U_{dc_n}，负极节点有功功率P_{dc_n}。，并根据牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式，求得负极节点电压修正量ΔU_{dc_n}，负极节点电压U_{dc_n}，负极节点有功功率P_{dc_n}。

(9)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量max|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(10)；

(10)根据步骤(8)中得到的负极有功功率值，更新正极各节点有功功率值为总功率设定值(已知)与负极各节点功率(已求)之差：

P_{dc_p}＝P_dc0-P_{dc_n} (15)

同时迭代次数加一，并转入步骤(4)重新开始迭代计算。

(11)检验各换流器传输功率是否越限，各换流器传输功率都应该满足

P_dc,min≤P_dc,i≤P_dc,max (16)

式中P_dc,min换流器有功传输容量下限，P_dc,max换流器有功传输容量上限。若满足功率约束条件则完成真双极潮流计算，若不满足则进入步骤(12)。

(12)对于发生功率越限的VSC，其控制方式转换为定有功功率控制，且有功功率参考控制值取其上限或下限值。

进一步的，若定电压控制主站的有功功率越限，则主站控制方式转换为定有功功率控制，有功功率参考值取换流器容量上限或下限(若功率超上限则将有功功率参考值重新设定为上限值，若功率超下限则将有功功率参考值重新设定为下限值)；则后备主站换流站由定有功功率控制转换为定直流电压控制，初始电压参考值设为1.0p.u.，完成系统定直流电压主控权的切换。控制主站转移至后备主站，重新构成潮流计算方程组；若电压下垂控制节点有功功率越限，则下垂节点数减少，下垂控制节点改为定有功功率控制节点，有功功率参考值取换流器容量上限或下限(若功率超上限则将有功功率参考值重新设定为上限值，若功率超下限则将有功功率参考值重新设定为下限值)。

根据改变后的节点类型和节点初始参数，重新形成潮流计算方程。

具体实施方案将结合典型辐射型VSC-MTDC算例进行说明，以验证本发明所提方法在VSC-MTDC中的适用性。

本算例采用典型的四端辐射型VSC-MTDC系统，如图3所示。均采用标幺值进行计算，基准功率为1000MW，基准电压为350kV。其中节点1、3为整流站，采用定功率控制；节点4、6为逆变站，采用基于U-P关系的电压下垂控制；节点2、5为连接点，无换流站。各换流站的总功率初始值分别为P_dc0,1＝0.75pu，P_dc0,2＝0.75pu，下垂控制功率参考值P^* _dc0,4＝-0.8pu，P^* _dc0,6＝-0.7pu。各换流站初始电压参考值均为1。下垂系数K_dc,4＝20，K_dc,6＝50。分别对双极对称的系统正常运行工况和单极换流器退出运行的故障工况进行计算。取收敛计算的精度为10^-6。

表1：四端VSC-MTDC系统初始值

工况1：系统稳态运行点(双极对称)

表2四端VSC-MTDC系统的稳态运行点

在双极对称运行的工况下，节点1和节点3采用定有功功率控制，正极功率初始值取节点总功率初始值的一半，均为0.375p.u.；节点4和节点6采用电压下垂控制，多点控制电压，正极功率参考值分别为-0.4p.u.，-0.35p.u.。该基于节点电流法的潮流计算经过4次迭代潮流收敛，计算速度快；能应用在对称双极VSC-MTDC系统，结果中VSC-MTDC系统正负两极的各节点电压、节点注入功率和注入电流均相等，电压和电流分布符合潮流分布规律。

工况2：正极VSC4退出运行

当节点4的正极换流器退出运行后，节点4的正极传输功率变为0，原双极传输功率均由负极承担，因此故障后负极传输功率增大，为-0.8p.u.。另一电压下垂控制站VSC6为正负极功率平衡站：在正极网络中，整流站VSC1和VSC3的节点注入功率均为0.375p.u.，VSC6作为逆变站注入功率为-0.63765p.u.；在负极网络中，整流站VSC1和VSC3的节点注入功率均为0.375p.u.，VSC4的注入功率为-0.8p.u.，VSC6则工作在整流方式，注入功率约为0.233p.u.。直流网络的非对称拓扑使正负两极的潮流不等，由于故障极的传输能力减弱，正极(故障极)的部分功率转代到负极(非故障极)网络。

经过多次实验后我们发现，本发明方法对初始值选取并不敏感，初始取值大小并不会严重影响收敛次数，因此在不同环境中均能够保证较高的计算效率，且能够适用于混合各种控制策略的多端柔性直流电网，具有极强的普适性和极高的推广应用价值。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

赋予正极有功功率初值为初始总功率设定值的一半；

先针对正极网络进行潮流计算，并根据计算结果对负极节点有功功率初值更新为节点总功率设定值与正极各节点功率之差，再对负极网络进行潮流计算，若正负极节点电压修正量有其一未达到收敛条件则更新正极各节点有功功率值为节点总功率设定值与负极各节点功率之差后再循环计算本步骤至收敛；

检验各VSC传输功率是否超过有功传输容量上下限，若满足功率约束条件则完成真双极潮流计算，若不满足则对于发生功率越限的VSC，其控制方式转换为定有功功率控制，并重新设定有功功率参考值。

2.根据权利要求1所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，采用不同控制方式的换流站分别采用如下潮流计算方法：

针对采用主从控制方式的换流站：根据给定的主站直流电压和从站有功功率，计算直流电网中各节点电压和有功功率，只有从站参与潮流计算方程组迭代；

对于采用电压下垂控制方式的换流站：直流电压和有功功率保持特定关系，根据下垂控制站点的直流电压参考值、功率参考值和下垂系数，求出当前直流电网各节点电压和有功功率；

对于含幅相控制的混合控制系统，将幅相控制节点视作定有功功率节点，计算出各节点潮流量。

3.根据权利要求2所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，采用不同控制方式的换流站正极分别采用如下潮流计算方法：

采用主从控制方式的换流站潮流计算公式为：

其中，Y_{dc_p,ij}为正极导纳矩阵，U_{dc_p,i}为正极电压，P_{dc_p,i}为正极有功功率；

采用电压下垂控制方式的换流站潮流计算公式为：

其中为节点电压参考值，为节点功率参考值，K_{dc_p,i}为下垂系数，定有功功率换流站的下垂系数为0，采用电压下垂控制方式的所有换流站均参与潮流计算方程组迭代；

采用幅相控制方式的节点潮流计算公式为：

采用不同控制方式的换流站负极采用和正极网络相同的潮流计算方法，根据控制方式的不同选用不同的节点潮流计算公式；

采用主从控制方式的换流站中只有从站参与潮流计算方程组迭代，采用电压下垂控制方式的换流站均参与潮流计算方程组迭代。

4.根据权利要求3所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，潮流计算公式采用牛顿-拉夫逊算法求解，计算得到节点电压修正量、节点电压、节点有功功率。

5.根据权利要求1所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，在潮流计算之前，还包括输入节点信息和支路信息的步骤，以及对各电气量进行标幺化处理，形成总功率初始值矩阵，正负极电压初始值，形成正负极导纳矩阵的步骤。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，本方法具体包括如下步骤：

(1)输入多端柔性直流输电系统的节点信息和支路信息，所述输电系统的信息包括正负极直流网络的节点数n_p，n_n，支路i-j之间的正负极支路导纳y_{dc_p,ij}，y_{dc_n,ij}，正常对称运行工况下n_p＝n_n＝n,y_{dc_p,ij}＝y_{dc_n,ij}＝y_dc,ij，i＝1,2,...n,j＝1,2,...,n,i≠j；各换流站总功率初始值P_dc0,i，正负极电压初始值U_{dc_p,i}，U_{dc_n,i}，正负极换流器容量上限P_{max_p,i}，P_{max_n,i}，i＝1,2,...n；采用电压下垂控制的换流器信息还包括正负极下垂系数K_{dc_p},K_{dc_n}；

(2)根据输电网络信息，对各电气量进行标幺化处理，形成总功率初始值矩阵P_dc0，正负极电压初始值U_{dc_p}，U_{dc_n}；结合当前电网运行状态，根据式(1)形成正极导纳矩阵Y_{dc_p}：

同样方法形成负极导纳矩阵Y_{dc_n}；

(3)初始化正极有功功率设定值为初始总功率设定值的一半：

(4)基于节点电流关系对正极网络进行潮流计算，潮流计算方程式为：

对于主从控制，单个主站采用定直流电压控制，n-1个从站采用定有功功率控制；主站的电压量已知，不参与潮流计算方程组迭代，n-1个从站参与迭代，用牛拉法求解式(3)，其中雅可比矩阵如式(4)所示：

对于下垂控制，n个换流站中有m个采用下垂控制，其余n-m个换流站采用定有功功率控制；根据下垂控制站U-P曲线，得电压和有功功率的关系：

其中为节点电压参考值，为节点功率参考值，K_{dc_p,i}为下垂系数，n-m个定有功功率换流站的下垂系数为0；

n个换流站均参加潮流计算方程组迭代，则方程组共有n个方程，潮流计算方程为

用牛拉法求解式(6)，雅各比矩阵的形成方法如式(7)：

(5)根据牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式：

令

由牛顿-拉夫逊算法基本公式：

f(U_dc)+J_dc(U_dc)·ΔU_dc＝0 (8)

求得：

针对主从控制，从站的有功功率计算方法如式(10)：

主从控制中主站的有功功率计算方法如式(11)：

针对电压下垂控制策略，m个下垂控制站的有功功率根据式(5)求出；n-m个定有功功率控制站的有功功率根据式(10)求出；

对于含幅相控制的混合控制系统中，由于幅相控制的换流器和新能源相接，该节点功率由新能源出力决定，因此在潮流计算中幅相控制换流器的有功功率设定值视为已知，雅各比矩阵的形成方法如下式：

(6)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量max|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(7)；

(7)根据正极潮流计算结果对负极节点有功功率初值进行更新，令负极各节点有功功率设定值为总功率设定值(已知)与正极各节点功率(已求)之差：

P_dc__n＝P_dc0-P_dc__p (13)

(8)基于节点电流关系对负极网络进行潮流计算，计算方法、过程与正极潮流计算一致，根据控制方法不同采用不同的计算公式；并采用牛顿-拉夫逊算法求解潮流计算方程式，求得负极节点电压修正量ΔU_{dc_n}，负极节点电压U_{dc_n}，负极节点有功功率P_{dc_n}；

(9)判断直流网络各节点潮流量是否收敛，正极节点电压修正量max|ΔU_{dc_p}|≤ε且负极节点电压修正量max|ΔU_{dc_n}|≤ε为收敛条件；若满足收敛条件转入步骤(11)，若不满足则进入步骤(10)；

(10)根据步骤(8)中得到的负极有功功率值，更新正极各节点有功功率值为总功率设定值与负极各节点功率之差：

P_{dc_p}＝P_dc0-P_{dc_n} (14)

同时迭代次数加一，并转入步骤(4)重新开始迭代计算；

(11)检验各VSC传输功率是否越限，各VSC传输功率都应该满足

P_dc,min≤P_dc,i≤P_dc,max (15)

式中P_dc,min为有功传输容量下限，P_dc,max为有功传输容量上限，若满足功率约束条件则完成真双极潮流计算，若不满足则进入步骤(12)；

(12)对于发生功率越限的VSC，其控制方式转换为定有功功率控制，且有功功率参考值取其上限或下限值。

7.根据权利要求6所述的双极柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于：

若定电压控制主站的有功功率越限，则主站控制方式转换为定有功功率控制，有功功率参考值取换流器容量上限或下限值；则后备主站换流站由定有功功率控制转换为定直流电压控制，初始电压参考值设为1.0p.u.，完成系统定直流电压主控权的切换；控制主站转移至后备主站，重新构成潮流计算方程组；若电压下垂控制节点有功功率越限，则下垂节点数减少，下垂控制节点改为定有功功率控制节点，有功功率参考值取换流器容量上限或下限值；根据改变后的节点类型和节点初始参数，重新形成潮流计算方程。