CN110445164B - 电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN110445164B CN201910644919.7A CN201910644919A CN110445164B CN 110445164 B CN110445164 B CN 110445164B CN 201910644919 A CN201910644919 A CN 201910644919A CN 110445164 B CN110445164 B CN 110445164B
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Abstract

本申请提供电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括：根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定柔性直流输电换流站中的节点类型，获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，根据不同节点类型求解潮流方程，得到异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，对异步互联电网系统进行调整，以实现异步互联电网系统之间的频率调整，从而提高了多区域系统频率的稳定性。

Description

电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电力系统运行领域，特别是涉及一种电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
随着新能源电场的逐步并入，电力系统的规模不断扩大，电力系统的形态逐步向多区域电网互联转变。
传统技术中，采用高压直流输电技术实现多区域电网互联。但是，传统技术中，各区域交流子系统不再具备有功功率扰动事件发生时的相互支援能力，恶化了多区域电网的频率调整性能，无法考虑异步互联电网跨区域的频率调整，降低了多区域系统频率的稳定性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高多区域系统频率的稳定性的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质。
本申请实施例提供一种电网系统频率调整方法，所述方法包括：
根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，实现所述异步互联电网系统之间的频率调整，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
在其中一个实施例中，所述交流子系统包括公共连接节点，所述直流子系统包括直流互联节点；
所述根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，包括：
根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型。
在其中一个实施例中，所述根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，包括：
根据所述柔性直流输电换流站在无功电流通道的控制策略，以及在有功电流通道的控制策略，获取所述柔性直流输电换流站的控制策略；
根据柔性直流输电换流站的所述控制策略，确定所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，其中，所述控制策略包括恒定直流电压策略、恒定功率控制策略和下垂控制策略。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型，其中，所述稳态分析模型包括所述直流子系统的第一注入有功功率。
在其中一个实施例中，所述获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型，包括：
根据所述公共连接节点的第二注入有功功率，得到所述柔性直流输电换流站的输出电流；
根据所述输出电流，获取所述柔性直流输电换流站的第一损耗、所述柔性直流输电换流站中变压器以及相阻抗的第二损耗；
对所述第一损耗与所述第二损耗求和，得到所述柔性直流输电换流站的总损耗；
根据所述柔性直流输电换流站的总损耗以及所述第二注入有功功率，得到所述直流子系统的第一注入有功功率。
在其中一个实施例中，所述获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，包括：
根据所述交流子系统变量、所述直流子系统变量、所述柔性直流输电换流站损耗变量以及非线性函数，得到不平衡量方程；
按照泰勒级数展开所述不平衡量方程，得到所述异步互联电网系统频率调整的所述潮流方程；
以及可选的，所述潮流方程包括所述交流子系统功率不平衡量方程、所述直流子系统功率不平衡量方程、所述柔性直流输电换流站有功功率守恒方程以及下垂控制策略方程。
在其中一个实施例中，所述根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，实现所述异步互联电网系统之间的频率调整，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整，包括：根据所述第一注入有功功率、所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，采用信赖域算法求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本申请实施例提供一种电网系统频率调整装置，所述系统包括：
确定模块，用于根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取模块，用于获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
求解模块，用于根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本申请实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定柔性直流输电换流站中的节点类型，并获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，根据柔性直流输电换流站中的节点类型，使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
附图说明
图1为一实施例提供的电网系统频率调整方法的流程示意图；
图2为一实施例提供的一种柔性直流输电换流站采用的控制策略的电路结构示意图；
图3为另一实施例提供的另一种柔性直流输电换流站采用的控制策略的电路结构示意图；
图4为一实施例提供的柔性直流输电换流站的稳态模型的电路结构示意图；
图5为一实施例提供的电网系统频率调整装置的结构示意图；
图6为一个实施例提供的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
本实施例提供的电网系统频率调整方法，可以适用于计算机设备中。该计算机设备可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或个人数字助理等具有数据处理功能的电子设备，本实施例对计算机设备的具体形式不做限定。
需要说明的是，本发明实施例提供的电网系统频率调整方法，其执行主体可以是电网系统频率调整装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。可选的，该计算机设备可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或个人数字助理等具有数据处理功能的电子设备，本实施例对计算机设备的具体形式并不做限定。下述方法实施例的执行主体以计算机设备为例来进行说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图1为一实施例提供的电网系统频率调整方法的流程示意图。本实施例涉及的是如何实现多区域异步互联电网系统频率调整的过程。如图1所示，该方法包括：
S101、根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成。
可选的，所述交流子系统包括公共连接节点，所述直流子系统包括直流互联节点。
具体的，上述交流子系统还可以包括相电抗器、交流滤波器以及耦合变压器。可选的，上述直流子系统还可以包括直流电容器。可选的，柔性直流输电换流站中的节点类型可以包括交流子系统中的节点类型以及直流子系统中的节点类型。
S102、获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程。
具体的，上述潮流方程可以表征为节点功率方程，且潮流方程可以通过极坐标形式的一组线性方程和非线性方程表示。
S103、根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
具体的，计算机设备可以交流子系统中的节点类型以及直流子系统中的节点类型，求解潮流方程，得到异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，对异步互联电网系统进行调整，以实现异步互联电网系统之间交流子系统、直流子系统以及柔性直流输电换流站频率的调整。
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定柔性直流输电换流站中的节点类型，并获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，根据柔性直流输电换流站中的节点类型，使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
作为其中一个实施例，上述S101中根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型的步骤，可以包括：根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型。
其中，所述根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型的步骤，具体可以包括：根据所述柔性直流输电换流站在无功电流通道的控制策略，以及在有功电流通道的控制策略，获取所述柔性直流输电换流站的控制策略；根据柔性直流输电换流站的所述控制策略，确定所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，其中，所述控制策略包括恒定直流电压策略、恒定功率控制策略和下垂控制策略。
具体的，上述柔性直流输电换流站的控制策略可以为双环控制策略。可选的，若柔性直流输电换流站采用双环控制策略，其有功电流通道（即ACC）及无功电流通道（即RCC）所对应的外环控制器控制变量可以根据需要进行组合，控制策略电路结构图如图3所示。在有功电流通道中，外环控制器已知公共连接节点注入有功功率P s 或直流互联节点电压V DC 参考值；在无功电流通道中，外环控制器已知公共连接节点注入无功功率Q s 或公共连接节点电压幅值V s 的参考值，并根据有功电流通道以及无功电流通道外环控制器已知的不同变量参考值，将柔性直流输电换流站的控制策略可以确定为PV AC 、PQ、V DC Q、V DC V AC 等。另外，若连接至孤岛交流子系统或可再生能源场站，则柔性直流输电换流站需要运行在V AC F控制模式，控制策略电路结构图如图4所示。可选的，根据外环控制器不同控制模式，柔性直流输电换流站附加环控制器可以“自定义”多种频率调节策略。
在本实施例中，为了使得通过柔性直流输电技术互联的多区域系统能够对异步互 联系统中的频率事件提供频率响应能力，柔性直流输电换流站可以采用
Figure 612996DEST_PATH_IMAGE001
以及
Figure 601681DEST_PATH_IMAGE002
等下垂控制策略。可选的，
Figure 884895DEST_PATH_IMAGE003
或
Figure 317144DEST_PATH_IMAGE004
下垂控制策略 可以通过量测交流子系统频率变化调节直流互联节点电压或公共连接节点注入有功功率 变化调节交流子系统频率，其中，下垂控制策略中“-”前的变量可以为已知的参考值，“-”后 的变量可以为量测值。另外，柔性直流输电换流站还可以采用
Figure 53019DEST_PATH_IMAGE005
或
Figure 845395DEST_PATH_IMAGE006
等通 过量测直流互联节点电流及功率变化调节节点电压的下垂控制策略。
需要说明的是，计算机设备可以根据柔性直流输电换流站在不同运行模式、无功电流通道以及有功电流通道采取的不同控制策略，得到直流互联节点类型以及公共连接节点类型。例如，表1中示出了柔性直流输电换流站在12种不同运行模式，以及无功电流通道以及有功电流通道采取的对应12种控制策略下，得到的对应直流互联节点类型以及公共连接节点类型。其中，表1中VSC换流站可以表示柔性直流输电换流站。
表1
Figure 983115DEST_PATH_IMAGE007
Figure 521019DEST_PATH_IMAGE008
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定柔性直流输电换流站中的节点类型，进而获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，并根据柔性直流输电换流站中的节点类型，使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
作为其中一个实施例，所述电网系统频率调整方法还包括：S104、获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型，其中，所述稳态分析模型包括所述直流子系统的第一注入有功功率。
具体的，电网系统频率调整方法中的步骤S104和步骤S101的执行顺序可以颠倒，对这两个步骤的执行顺序不做任何限定。
其中，所述获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型的步骤，具体可以通过以下方式实现：
S1041、根据所述公共连接节点的第二注入有功功率，得到所述柔性直流输电换流站的输出电流。
需要说明的是，如图2所示为柔性直流输电换流站的稳态模型的电路结构示意图， 该稳态模型包括交流子系统、直流子系统以及柔性直流输电换流站三部分，其中，粗线部分 均为柔性直流输电换流站部分的电路结构图，图4中，PCC可以表示公共连接节点，
Figure 868824DEST_PATH_IMAGE009
可以 表示直流互联节点，
Figure 74677DEST_PATH_IMAGE010
可以表示直流电容。
需要说明的是，上述相电抗器阻抗可以通过公式
Figure 83216DEST_PATH_IMAGE011
表示，
Figure 309798DEST_PATH_IMAGE012
表示相电 抗器的电阻，
Figure 20265DEST_PATH_IMAGE013
表示相电抗器的电抗。可选的，上述耦合变压器阻抗可以通过公式
Figure 905175DEST_PATH_IMAGE014
表示，
Figure 17488DEST_PATH_IMAGE015
表示耦合变压器的电阻，
Figure 946129DEST_PATH_IMAGE016
表示耦合变压器的电抗。可选的，上述 交流滤波器的电纳可以用
Figure 143893DEST_PATH_IMAGE017
表示。可选的，计算机设备可以根据公共连接节点以及直流互 联节点的功率平衡方程确定柔性直流输电换流站的稳态分析模型。
在本实施例中，柔性直流输电换流站的稳态分析模型可以为考虑损耗时的柔性直流输电换流站的稳态分析模型。可选的，则公共连接节点的注入电流可以表示为公式（1），即
Figure 761388DEST_PATH_IMAGE018
（1）；
其中，P s 可以表示公共连接节点的第二注入有功功率，Q s 可以表示公共连接节点的 注入功率，V s 可以表示公共连接节点的电压幅值，
Figure 852841DEST_PATH_IMAGE019
可以表示公共连接节点的相位角。可选 的，根据柔性直流输电换流站的稳态模型的内部节点F、B 1和B 2，柔性直流输电换流站的输出 电流可以表示为公式（3）
Figure 93329DEST_PATH_IMAGE020
（2）；
Figure 653755DEST_PATH_IMAGE021
（3）；
其中，V f 可以表示内部节点F的电压。
S1042、根据所述输出电流，获取所述柔性直流输电换流站的第一损耗、所述柔性直流输电换流站中变压器以及相阻抗的第二损耗。
具体的，根据柔性直流输电换流站的输出电流，得到的柔性直流输电换流站的第 一损耗
Figure 5102DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为公式（5），柔性直流输电换流站中变压器以及相阻抗的第二损耗
Figure 951061DEST_PATH_IMAGE023
可以表示为公式（4），即
Figure 362451DEST_PATH_IMAGE024
（4）；
Figure 347855DEST_PATH_IMAGE025
（5）；
其中，a cL 、b cL 、和c cL 分别表示为柔性直流输电换流站控制运行时的损耗、一次项损耗系数及二次项损耗系数。
S1043、对所述第一损耗与所述第二损耗求和，得到所述柔性直流输电换流站的总损耗。
具体的，柔性直流输电换流站的总损耗
Figure 34052DEST_PATH_IMAGE026
可以表示为
Figure 303359DEST_PATH_IMAGE027
。
S1044、根据所述柔性直流输电换流站的总损耗以及所述第二注入有功功率，得到所述直流子系统的第一注入有功功率。
具体的，计算机设备得到的直流子系统的第一注入有功功率可以表示为公式（6），即
Figure 761016DEST_PATH_IMAGE028
（6）。
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，获取柔性直流输电换流站的稳态分析模型，并根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定柔性直流输电换流站中的节点类型，进而获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，并根据柔性直流输电换流站中的节点类型，使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
在其中一个实施例中，上述S102中获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程的步骤，具体可以通过以下方式包括：
S1021、根据所述交流子系统变量、所述直流子系统变量、所述柔性直流输电换流站损耗变量以及非线性函数，得到不平衡量方程。
其中，所述潮流方程包括所述交流子系统功率不平衡量方程、所述直流子系统功率不平衡量方程、所述柔性直流输电换流站有功功率守恒方程以及下垂控制策略方程。
具体的，上述交流子系统变量可以用
Figure 355421DEST_PATH_IMAGE029
表示，表示交流子系统相关的一组变量。 可选的，上述直流子系统变量可以用
Figure 720675DEST_PATH_IMAGE030
表示，表示直流子系统相关的一组变量。可选的，上 述柔性直流输电换流站损耗变量可以用
Figure 516592DEST_PATH_IMAGE031
表示，表示柔性直流输电换流站损耗变量相关 的一组变量。
需要说明的是，计算机设备可以根据交流子系统变量
Figure 348413DEST_PATH_IMAGE029
、直流子系统变量
Figure 354415DEST_PATH_IMAGE030
、 柔性直流输电换流站损耗变量
Figure 116835DEST_PATH_IMAGE032
以及非线性函数
Figure 642625DEST_PATH_IMAGE033
，得到不平衡量方程，该不平衡量方 程可以通过公式（7）表示，即
Figure 179436DEST_PATH_IMAGE034
（7）；
其中，
Figure 141575DEST_PATH_IMAGE035
可以表示交流子系统相关的一组方程，
Figure 848631DEST_PATH_IMAGE036
可以表示直流子系统相关的 一组方程，
Figure 884721DEST_PATH_IMAGE037
可以表示柔性直流输电换流站相关的一组方程。同时，不平衡量方程可以 包括交流子系统不平衡量方程、直流子系统不平衡量方程以及柔性直流输电换流站损耗不 平衡量方程。
另外，上述x可以等于
Figure 792765DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 773359DEST_PATH_IMAGE039
可以等于
Figure 612002DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 846806DEST_PATH_IMAGE041
可以等于
Figure 112702DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 315013DEST_PATH_IMAGE043
可以等于
Figure 222926DEST_PATH_IMAGE044
。
S1022、按照泰勒级数展开所述不平衡量方程，得到所述异步互联电网系统频率调整的所述潮流方程。
具体的，上述不平衡量方程公式（7）可以按照泰勒级数展开，转化为公式（8），即
Figure 574886DEST_PATH_IMAGE045
（8）；
其中，ΔP AC 、ΔQ AC 、ΔP DC 、ΔP ACDC 和ΔD ACDC 分别可以表示交流子系统有功功率不平衡量方程、交流子系统无功功率不平衡量方程、直流子系统功率不平衡量方程、柔性直流输电换流站有功功率守恒方程和柔性直流输电换流站下垂控制策略方程，J可以称为雅克比矩阵。可选的，公式（8）可以为具有任意拓扑结构的经柔性直流输电互联的多区域异步互联电网的潮流方程，其中，柔性直流输电换流站的运行模式及无功电流通道与有功电流通道采取的控制策略、各类型发电机组、负荷所采用的定值/下垂控制策略可任意设置。需要说明的是，一个交流子系统通过多个柔性直流输电换流站接入直流电网系统，则公式（8）中仅需保留其中一个与之互联的直流节点有功功率偏差量方程。
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程，进而根据柔性直流输电换流站中的节点类型，使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
作为其中一个实施例，上述S103中根据不同节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统进行调整，包括：根据所述第一注入有功功率、所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，采用信赖域算法求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统进行调整。
具体的，
（1）针对任意一个交流子系统节点i，功率偏差量方程可以通过公式（9）表示，即
Figure 11683DEST_PATH_IMAGE046
（9）；
其中，P Gi 和Q Gi 表示节点发电功率；P si 和Q si 表示柔性直流输电换流站向公共连接节点i的注入功率，若节点i没有连接柔性直流输电换流站，则对应数值为零；P Li 和Q Li 表示节点负荷功率。P calc,i 和Q calc,i 表示节点i的计算功率，具体计算公式可以表示为
Figure 701290DEST_PATH_IMAGE047
（10）；
Figure 960365DEST_PATH_IMAGE048
（11）；
上述，|V i |、δ i 、θ ij 、Y ij 、ω s 和N AC 分别表示节点i的电压幅值、电压相角、线路阻抗角、节点ij之间线路导纳、交流子系统频率和交流子系统节点数量。
可选的，交流子系统节点B AC 可分为6种类型：Vδ节点B Vδ 、PV节点B PV 、PQ节点B PQ 、交流下垂节点B ACd 、PV耦合节点B PVt 、PQ耦合节点B PQt ，符号B表示节点集合，前三种类型的节点与传统交流子系统潮流方程的计算方法可以相同，但是，潮流方程中新引入的最后两类节点与PV节点和PQ节点功率不平衡量方程可以相同。
需要说明的是，节点发电功率可以通过公式（12）和公式（13）表示，即
Figure 294394DEST_PATH_IMAGE049
（12）；
Figure 292306DEST_PATH_IMAGE050
（13）；
式中，|V 0|、ω s0、P Gi,0、Q Gi,0、m pi 和m qi 分别为额定电压幅值、额定频率，有功功率及 无功功率额定值，有功‒频率下垂系数、无功‒电压下垂系数。交流子系统功率不平衡量方程 如公式（14）所示，其中
Figure 344575DEST_PATH_IMAGE051
如公式（15）所示，即
Figure 141761DEST_PATH_IMAGE052
（14）；
Figure 720510DEST_PATH_IMAGE053
（15）。
（2）针对任一直流子系统节点i，功率偏差量方程可以表示为
Figure 764690DEST_PATH_IMAGE054
（16）；
式中，P G,DCi 为节点i发电功率；P c,DCi 为柔性直流输电换流站向直流互联节点i注入功率，若节点i没有连接柔性直流输电换流站，则对应数值为零；P L,DCi 为节点负荷功率；P calc,DCi 为直流互联节点i计算功率，具体计算公式为
Figure 272898DEST_PATH_IMAGE055
（17）；
式中，V DCi 、G DC,ij 和N DC表示节点i的电压幅值、节点ij之间线路电导、直流子系统节点数量。
需要说明的是，直流子系统节点B DC可分为4种类型：定电压节点B V 、定功率节点B P 、DC下垂节点B DCd 、直流耦合节点B Pt 。前两种类型的节点与传统直流子系统潮流方程的计算方法可以相同，但是，新引入潮流方程的直流耦合节点与定功率节点功率不平衡量方程相同。另外，节点发电功率可以表示为
Figure 185360DEST_PATH_IMAGE056
（18）；
式中，V DC,0和P Gi,0分别为额定直流电压和有功功率，m dcpi 为功率电压下垂系数。可 选的，直流子系统功率不平衡量方程如公式（19）所示，其中
Figure 572610DEST_PATH_IMAGE057
如公式（20）所示。
Figure 522111DEST_PATH_IMAGE058
（19）；
Figure 408028DEST_PATH_IMAGE059
（20）。
（3）柔性直流输电换流站的不平衡量方程可以包括有功功率守恒方程和下垂控制策略方程。其中，有功功率守恒方程如公式（21）所示，其表达式如公式（22）所示，即
Figure 733967DEST_PATH_IMAGE060
（21）；
Figure 772461DEST_PATH_IMAGE061
（22）；
式中，B VSC 表示柔性直流输电换流站的公共连接节点或直流互联节点，柔性直流输电换流站的数量为N VSC；P si 、P cLi 和P c,DCi 分别表示公共连接节点注入功率、换流器损耗以及直流互连节点注入功率。
当柔性直流输电换流站采用下垂控制策略时，其下垂控制策略方程如公式（23）所示，V DC –ω s 、P s –ω s 、ω s –V DC 、ω s –P s 、V DC –P DC 、V DC –I DC 等不同下垂控制策略方程如公式（24）~公式（29）所示。
Figure 892864DEST_PATH_IMAGE062
（23）；
Figure 797235DEST_PATH_IMAGE063
（24）；
Figure 661286DEST_PATH_IMAGE064
（25）；
Figure 554286DEST_PATH_IMAGE065
（26）；
Figure 111170DEST_PATH_IMAGE066
（27）；
Figure 971678DEST_PATH_IMAGE067
（28）；
Figure 639420DEST_PATH_IMAGE068
（29）；
式中，B Pt 表示连接到采用下垂策略的柔性直流输电换流站的公共连接节点或直流 互连节点，
Figure 587260DEST_PATH_IMAGE069
；V DCi 、P si 和ω si 分别为直流节点电压、公共连接节点注入功率和交流子 系统频率。V DCi,0、P si,0和ω i,0分别为直流节点电压、公共连接节点注入功率和交流子系统频 率参考值。k Vdcωi 、k Pωi 、k ωVdci 、k ωPi 、k VdcPdci 和k VdcIdci 为相应的下垂系数。
综上，柔性直流输电换流站偏差量方程如公式（30）所示，其中
Figure 439678DEST_PATH_IMAGE070
表达 式如公式（31）所示。
Figure 662849DEST_PATH_IMAGE071
（30）；
Figure 744069DEST_PATH_IMAGE072
（31）。
可以理解的是，通过信赖域分别对直流子系统、交流子系统以及柔性直流输电换流站的潮流方程进行求解，得到异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，对异步互联电网系统进行调整，以实现异步互联电网跨区域的频率调整。
本实施例提供的电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法使节点在潮流迭代过程中满足一半变量已知的这一前提条件，并增加柔性直流输电换流站的功率平衡方程以及控制策略方程，以对潮流迭代变量进行求解，从而实现异步互联电网跨区域频率调整，提高了多区域系统频率的稳定性。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
关于电网系统频率调整装置的具体限定可以参见上文中对于电网系统频率调整方法的限定，在此不再赘述。上述计算机设备中电网系统频率调整装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图5为一实施例提供的电网系统频率调整装置结构示意图。如图5所示，该系统可以包括：确定模块11、获取模块12以及求解模块13。
具体的，所述确定模块11，用于根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
所述获取模块12，用于获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
所述求解模块13，用于根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，实现所述异步互联电网系统之间的频率调整，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本实施例提供的电网系统频率调整装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入系统。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网系统频率调整方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入系统可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
在一个实施例中，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成；
获取异步互联电网系统频率调整的潮流方程；
根据不同所述节点类型，求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电网系统频率调整方法，其特征在于，所述方法包括：
根据柔性直流输电换流站的运行模式、无功电流通道和有功电流通道，确定柔性直流输电换流站的控制策略；并根据所述柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成，所述控制策略包括恒定直流电压策略、恒定功率控制策略和下垂控制策略；其中，所述运行模式包括：VACF运行模式、PVAC运行模式、PQ运行模式、VDCVAC运行模式、VDCQ运行模式；
根据所述交流子系统变量、所述直流子系统变量、所述柔性直流输电换流站损耗变量以及非线性函数，得到不平衡量方程；
按照泰勒级数展开所述不平衡量方程，得到异步互联电网系统频率调整的潮流方程；所述潮流方程包括交流子系统功率不平衡量方程、直流子系统功率不平衡量方程、柔性直流输电换流站有功功率守恒方程以及下垂控制策略方程；其中，所述柔性直流输电换流站有功功率守恒方程是根据所述柔性直流输电换流站的公共连接节点注入功率、换流器损耗以及直流互连节点注入功率相加之和为0确定的方程；当所述柔性直流输电换流站采用下垂控制策略时，所述下垂控制策略方程是根据量测交流子系统频率的变化值以调节直流互联节点电压或者公共连接节点注入有功功率、量测所述直流互联节点电压的变化值或者所述公共连接节点注入有功功率的变化值以调节所述交流子系统频率、量测直流互联节点电流的变化值或者直流互连节点功率的变化值以调节所述直流互联节点电压确定的方程；
根据不同所述节点类型，采用信赖域算法求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统的频率进行调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流子系统包括公共连接节点，所述直流子系统包括直流互联节点；
所述根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，包括：
根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述柔性直流输电换流站的不同控制策略，分别确定所述柔性直流输电换流站中，所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，包括：
根据所述柔性直流输电换流站在无功电流通道的控制策略，以及在有功电流通道的控制策略，获取所述柔性直流输电换流站的控制策略；
根据柔性直流输电换流站的所述控制策略，确定所述公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型，其中，所述稳态分析模型包括所述直流子系统的第一注入有功功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述柔性直流输电换流站的稳态分析模型，包括：
根据公共连接节点的第二注入有功功率，得到所述柔性直流输电换流站的输出电流；
根据所述输出电流，获取所述柔性直流输电换流站的第一损耗、所述柔性直流输电换流站中变压器以及相阻抗的第二损耗；
对所述第一损耗与所述第二损耗求和，得到所述柔性直流输电换流站的总损耗；
根据所述柔性直流输电换流站的总损耗以及所述第二注入有功功率，得到所述直流子系统的第一注入有功功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据不同节点类型，采用信赖域算法求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统进行调整，包括：
根据第一注入有功功率、公共连接节点以及所述直流互联节点的节点类型，采用所述信赖域算法求解所述潮流方程，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统进行调整。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述柔性直流输电换流站向交流子系统节点的注入功率、所述交流子系统节点的节点发电功率、所述交流子系统节点的负荷功率、所述交流子系统节点的计算功率，确定交流子系统功率不平衡量方程； 其中，所述交流子系统功率不平衡量方程包括：交流子系统有功功率不平衡量方程和交流子系统无功功率不平衡量方程；
根据所述柔性直流输电换流站向所述直流子系统的直流互联节点的注入功率、所述直流互联节点发电功率、所述直流互联节点的节点负荷功率；所述直流互联节点的计算功率，确定直流子系统功率不平衡量方程。
8.一种电网系统频率调整装置，其特征在于，所述系统包括：
确定模块，用于根据柔性直流输电换流站的运行模式、无功电流通道和有功电流通道，确定柔性直流输电换流站的控制策略；其中，所述运行模式包括：VACF运行模式、PVAC运行模式、PQ运行模式、VDCVAC运行模式、VDCQ运行模式；根据柔性直流输电换流站的控制策略，确定所述柔性直流输电换流站中的节点类型，其中，所述柔性直流输电换流站通过交流子系统以及直流子系统构成，所述控制策略包括恒定直流电压策略、恒定功率控制策略和下垂控制策略；
获取模块，用于根据所述交流子系统变量、所述直流子系统变量、所述柔性直流输电换流站损耗变量以及非线性函数，得到不平衡量方程；
按照泰勒级数展开所述不平衡量方程，得到异步互联电网系统频率调整的潮流方程；所述潮流方程包括交流子系统功率不平衡量方程、直流子系统功率不平衡量方程、柔性直流输电换流站有功功率守恒方程以及下垂控制策略方程；其中，所述柔性直流输电换流站有功功率守恒方程是根据所述柔性直流输电换流站的公共连接节点注入功率、换流器损耗以及所述直流互连节点注入功率相加之和为0确定的方程；当所述柔性直流输电换流站采用下垂控制策略时，所述下垂控制策略方程是通过量测交流子系统频率的变化值以调节直流互联节点电压或者公共连接节点注入有功功率、量测所述直流互联节点电压的变化值或者所述公共连接节点注入有功功率的变化值以调节所述交流子系统频率、量测直流互联节点电流的变化值或者直流互连节点功率的变化值以调节所述直流互联节点电压确定的方程；
求解模块，用于根据不同节点类型，采用信赖域算法求解所述潮流方程，实现所述异步互联电网系统之间的频率调整，得到所述异步互联电网系统中各个支路的功率潮流分布、功率损耗以及电压损耗，并根据所述功率潮流分布、所述功率损耗以及所述电压损耗，对所述异步互联电网系统进行调整。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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