CN111416358B - 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法 - Google Patents

交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111416358B
CN111416358B CN202010307640.2A CN202010307640A CN111416358B CN 111416358 B CN111416358 B CN 111416358B CN 202010307640 A CN202010307640 A CN 202010307640A CN 111416358 B CN111416358 B CN 111416358B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alternating current
ratio
equivalent
reactance
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010307640.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111416358A (zh
Inventor
董新洲
王浩男
金勃良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202010307640.2A priority Critical patent/CN111416358B/zh
Publication of CN111416358A publication Critical patent/CN111416358A/zh
Priority to US17/005,372 priority patent/US11431193B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN111416358B publication Critical patent/CN111416358B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G01R21/1331—Measuring real or reactive component, measuring apparent energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Abstract

本发明提出了一种交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法。其中，装置包括：存储器，存储器存储有计算机程序；处理器，处理器执行计算机程序时执行以下步骤：获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，兼顾潮流计算的效率和精度。

Description

交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法
技术领域
本发明涉及制冷或热泵系统技术领域，具体而言，涉及一种交直流混联系统的潮流分析装置、一种交直流混联系统的潮流分析方法。
背景技术
我国的能源分布与负荷分布呈现相反的特点，为了满足经济发展和环境保护的需求，以高压直流输电系统为主的大规模、远距离的电力能源输送得到了显著的发展，交直流混联系统成为了系统发展的新形态。输系统呈现出由纯交流系统向交直流混联系统方向发展的趋势，系统复杂度显著提升，以传统牛顿-拉夫逊法为代表的纯交流系统潮流分析计算方法已经不能满足需求。目前，交直流混联系统的潮流算法主要有两种：统一迭代法和交替迭代法。统一迭代法收敛精度较好，但计算时间较长，难以计算复杂网络和实现直流运行方式的调整。交替求解法灵活性较好，效率较高，但没有考虑直流变量与交流变量之间的耦合，收敛性不佳。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明第一方面在于提出了一种交直流混联系统的潮流分析装置。
本发明的第二方面在于提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法。
有鉴于此，根据本发明的第一方面，提出了一种交直流混联系统的潮流分析装置，交直流混联系统包括直流输电系统，直流输电系统包括具有整流器和逆变器的换流站，装置包括：存储器，存储器存储有计算机程序；处理器，处理器执行计算机程序时执行以下步骤：获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
本发明提供的交直流混联系统的潮流分析装置，利用直流输电系统结构参数(触发角)和控制参数(换相电抗、交流系统电压)，构建高压直流输电系统的交流等效模型，再通过求解交流等效模型得到交直流混联系统的潮流分布，从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，进而兼顾潮流计算的效率和精度。其中，交流系统电压为直流输电系统与交流输电系统连接节点的电压。
另外，根据本发明提供的上述技术方案中的交直流混联系统的潮流分析装置，还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，进一步地，换相电抗包括：整流侧换相电抗和逆变侧换相电抗；处理器执行计算机程序时执行根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型的步骤，具体包括：根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比；根据整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角、第二触发角和等效变比，分别计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值、直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值；根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值；根据第一比值和第三比值，计算交流电抗；根据交流电抗构建交流等效模型。
在该技术方案中，以直流输电系统直流电压相等为原则，计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值，以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值，再根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值，根据第一比值和第三比值计算交流电抗，利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，从而将交直流混联系统中的直流输电系统等效为直流输电系统结构参数和控制参数表达的交流输电系统，进行纯交流系统的潮流分析计算，使得进行交直流混联系统的潮流分析计算具有较高的灵敏性和可靠性，克服了直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，能够快速、正确、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，进而实现潮流计算的效率和精度的兼顾。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：处理器执行计算机程序时执行计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值的步骤，具体包括：采用公式(1)计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及计算等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；
Figure BDA0002456336250000031
其中，kiur表示整流侧第一比值，kiui表示逆变侧第一比值，α表示整流器的第一触发角，β表示逆变器的第二触发角，k表示等效变比，Xr表示整流侧换相电抗，Xi表示逆变侧换相电抗；
交流电流有功分量包括：整流侧交流电流有功分量和逆变侧交流电流有功分量；处理器执行计算机程序时执行计算交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值的步骤，具体包括：采用公式(2)计算整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及计算逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；
Figure BDA0002456336250000032
其中，kirpi表示整流侧第二比值，kiipi表示逆变侧第一比值；
交流电流无功分量包括：整流侧交流电流无功分量和逆变侧交流电流无功分量；处理器执行计算机程序时执行根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值的步骤，具体包括：采用公式(3)根据整流侧第二比值计算整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值，以及根据逆变侧第二比值计算逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值；
Figure BDA0002456336250000041
其中，kirqi表示整流侧第三比值，kiiqi表示逆变侧第三比值。
在该技术方案中，以直流输电系统直流电压相等为原则，分别计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，分别计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；再根据整流侧第二比值和逆变侧第二比值，计算对应的整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值和逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值，以便于根据第一比值和第三比值计算直流输电系统的等效交流电抗，从而能够利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，以进行纯交流系统的潮流分析计算，同时保证交直流混联系统的潮流分析计算的效率和精度。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行计算机程序时执行根据第一比值和第三比值，计算交流电抗的步骤，具体包括：
采用公式(4)计算第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗；
Figure BDA0002456336250000042
其中，X1表示第一交流电抗，X2表示第二交流电抗，X3表示第三交流电抗；和/或
采用公式(5)计算第四交流电抗和第五交流电抗；
Figure BDA0002456336250000051
其中，Xqr表示第四交流电抗，Xqi表示第五交流电抗。
在该技术方案中，通过整流侧第一比值、逆变侧第一比值、等效变比、整流侧第三比值、逆变侧第三比值，计算三相交流电抗(第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗)，从而根据三相交流电抗构建包括直流输电系统和换流站在内的全线路的阻抗参数矩阵等效模型，再通过全线路的阻抗参数矩阵等效模型进行潮流计算，从而将直流输电系统等效为交流输电系统，以进行纯交流系统的潮流分析计算问题，提升交直流混联系统潮流分析计算的灵敏性和可靠性。当然，还可以通过整流侧第一比值和整流侧第三比值，计算第四交流电抗，即整流侧交流电抗，以及通过逆变侧第一比值和逆变侧第三比值，计算第五交流电抗，即逆变侧交流电抗，从而能够构建换流站的等效电抗模型，再根据换流站的等效电抗模型实现直流输电系统的潮流计算问题的转化。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行计算机程序时执行根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果的步骤，具体包括：
求解所述交流等效模型，得到所述直流输电系统的交流电压有效值和直流电压；
根据所述交流电压有效值、所述第一比值和所述第三比值，计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
根据所述直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据所述等效交流电流确定等效交流电流有效值；
根据所述等效交流电流有效值、所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗，生成所述交直流混联系统的潮流分析结果；
其中，采用公式(6)计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
Figure BDA0002456336250000061
式中，ΔQrac表示整流器的无功损耗，ΔQiac表示逆变器的无功损耗，Ur表示整流侧交流电压有效值，Ui表示逆变侧交流电压有效值；
采用公式(7)计算等效交流电流；
Figure BDA0002456336250000062
式中，
Figure BDA0002456336250000063
表示整流侧电压相位，Id表示直流输电系统的直流电流，
Figure BDA0002456336250000064
表示等效交流电流。
在该技术方案中，以等效前后功率不变为原则，将换流站看作是一个无功负荷，将直流输电系统功率平均至交流三相，换言之，有效值为直流输电系统直流电流的三分之一，利用直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，从而将直流输电系统直流电流等效为交流电流，并根据等效交流电流确定等效交流电流有效值，同时，根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算出输电系统稳态运行时换流站的无功功率损耗(无功损耗)，通过无功功率损耗和、等效交流电流有效值，生成交直流混联系统的潮流分析结果，为等效潮流分析计算提供可靠的参考依据，从而快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，满足用户的分析需求。其中，整流侧交流电压有效值为整流器节点的电压，逆变侧交流电压有效值为逆变器节点的电压。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行计算机程序时执行根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比的步骤，具体包括：
根据整流侧交流系统电压和逆变侧交流系统电压的比值，确定初始等效系数；
将初始等效系数、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角带入以下方程，求解直流输电系统的等效变比；
Figure BDA0002456336250000071
其中，k0表示初始等效系数，k0＝Ugr/Ugi，Ugr表示整流侧交流系统电压，Ugi表示逆变侧交流系统电压。
根据本发明的第二方面，提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法，包括：获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
本发明提供的交直流混联系统的潮流分析方法，利用直流输电系统结构参数(触发角)和控制参数(换相电抗、交流系统电压)，构建高压直流输电系统的交流等效模型，再通过求解交流等效模型即可得到交直流混联系统的潮流分布，从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，进而兼顾潮流计算的效率和精度。其中，交流系统电压为直流输电系统与交流输电系统连接节点的电压。
另外，根据本发明提供的上述技术方案中的交直流混联系统的潮流分析方法，还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，进一步地，换相电抗包括：整流侧换相电抗和逆变侧换相电抗；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型的步骤，具体包括：根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比；根据整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角、第二触发角和等效变比，分别计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值、直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值；根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值；根据第一比值和第三比值，计算交流电抗；根据交流电抗构建交流等效模型。
在该技术方案中，以直流输电系统直流电压相等为原则，计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值，以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值，在根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值，根据第一比值和第三比值计算交流电抗，利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，从而将交直流混联系统中的直流输电系统等效为直流输电系统结构参数和控制参数表达的交流输电系统，以便于进行纯交流系统的潮流分析计算，使得交直流混联系统的潮流分析计算具有较高的灵敏性和可靠性。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：交流电压包括：整流侧交流电压和逆变侧交流电压；计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值的步骤，具体包括：采用公式(1)计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及计算等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；
Figure BDA0002456336250000081
其中，kiur表示整流侧第一比值，kiui表示逆变侧第一比值，α表示整流器的第一触发角，β表示逆变器的第二触发角，k表示等效变比，Xr表示整流侧换相电抗，Xi表示逆变侧换相电抗；
交流电流有功分量包括：整流侧交流电流有功分量和逆变侧交流电流有功分量；计算交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值的步骤，具体包括：采用公式(2)计算整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及计算逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；
Figure BDA0002456336250000082
其中，kirpi表示整流侧第二比值，kiipi表示逆变侧第一比值；
交流电流无功分量包括：整流侧交流电流无功分量和逆变侧交流电流无功分量；根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值的步骤，具体包括：采用公式(3)根据整流侧第二比值计算整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值，以及根据逆变侧第二比值计算逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值；
Figure BDA0002456336250000091
其中，kirqi表示整流侧第三比值，kiiqi表示逆变侧第三比值。
在该技术方案中，以直流输电系统直流电压相等为原则，分别计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，分别计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；再根据整流侧第二比值和逆变侧第二比值，计算对应的整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值和逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值，以便于根据第一比值和第三比值计算直流输电系统的等效交流电抗，从而能够利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，进行纯交流系统的潮流分析计算，同时保证交直流混联系统的潮流分析计算的效率和精度。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据第一比值和第三比值，计算交流电抗的步骤，具体包括：
采用公式(4)计算第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗；
Figure BDA0002456336250000101
其中，X1表示第一交流电抗，X2表示第二交流电抗，X3表示第三交流电抗；和/或
采用公式(5)计算第四交流电抗和第五交流电抗；
Figure BDA0002456336250000102
其中，Xqr表示第四交流电抗，Xqi表示第五交流电抗。
在该技术方案中，通过整流侧第一比值、逆变侧第一比值、等效变比、整流侧第三比值、逆变侧第三比值，计算三相交流电抗(第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗)，从而根据三相交流电抗构建包括直流输电系统和换流站在内的全线路的阻抗参数矩阵等效模型，再通过全线路的阻抗参数矩阵等效模型进行潮流计算，从而将直流输电系统等效为交流输电系统，以通过纯交流系统的潮流分析计算问题，提升交直流混联系统潮流分析计算的灵敏性和可靠性。当然，还可以通过整流侧第一比值和整流侧第三比值，计算第四交流电抗，即整流侧交流电抗，以及通过逆变侧第一比值和逆变侧第三比值，计算第五交流电抗，即逆变侧交流电抗，从而能够构建换流站的等效电抗模型，再根据换流站的等效电抗模型实现直流输电系统的潮流计算问题的转化。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果的步骤，具体包括：
求解所述交流等效模型，得到所述直流输电系统的交流电压有效值和直流电压；
根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗；
根据直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据等效交流电流确定等效交流电流有效值；
根据等效交流电流有效值、整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗，生成交直流混联系统的潮流分析结果；
其中，采用公式(6)计算整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗；
Figure BDA0002456336250000111
式中，ΔQrac表示整流器的无功损耗，ΔQiac表示逆变器的无功损耗，Ur表示整流侧交流电压有效值，Ui表示逆变侧交流电压有效值；
采用公式(7)计算等效交流电流；
Figure BDA0002456336250000112
式中，
Figure BDA0002456336250000113
表示整流侧电压相位，Id表示直流输电系统的直流电流，
Figure BDA0002456336250000114
表示等效交流电流。
在该技术方案中，以等效前后功率不变为原则，将换流站看作是一个无功负荷，将直流输电系统功率平均至交流三相，换言之，有效值为直流输电系统直流电流的三分之一，利用直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，从而将直流输电系统直流电流等效为交流电流，并根据等效交流电流确定等效交流电流有效值，同时，根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算出输电系统稳态运行时换流站的无功功率损耗(无功损耗)，通过无功功率损耗和、等效交流电流有效值，生成交直流混联系统的潮流分析结果，为等效潮流分析计算提供可靠的参考依据，从而快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，满足用户的分析需求。其中，整流侧交流电压有效值为整流器节点的电压，逆变侧交流电压有效值为逆变器节点的电压。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理器执行计算机程序时执行根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比的步骤，具体包括：
根据整流侧交流系统电压和逆变侧交流系统电压的比值，确定初始等效系数；
将初始等效系数、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角带入以下方程，求解直流输电系统的等效变比；
Figure BDA0002456336250000121
其中，k0表示初始等效系数，k0＝Ugr/Ugi，Ugr表示整流侧交流系统电压，Ugi表示逆变侧交流系统电压。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明一个实施例的交直流混联系统的潮流分析装置结构示意图；
图2示出了本发明一个实施例的交直流混联系统的潮流分析方法流程示意图；
图3示出了本发明又一个实施例的交直流混联系统的潮流分析方法流程示意图；
图4示出了本发明又一个实施例的交直流混联系统的潮流分析方法流程示意图；
图5示出了本发明一个具体实施例的交直流混联系统模型示意图；
图6示出了本发明一个具体实施例的全线路的阻抗参数矩阵等效模型示意图；
图7示出了本发明一个具体实施例的换流站等效电抗模型示意图；
图8示出了本发明一个具体实施例的直流输电系统参数的交流变换示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图8描述根据本发明一些实施例的交直流混联系统的潮流分析装置和交直流混联系统的潮流分析方法。
实施例一
如图1所示，根据本发明第一方面的实施例，提出了一种交直流混联系统的潮流分析装置100，包括：存储器102和处理器104。
具体地，存储器102存储有计算机程序；处理器104执行计算机程序时执行以下步骤：获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
在该实施例中，利用直流输电系统结构参数(触发角)和控制参数(换相电抗、交流系统电压)，构建高压直流输电系统的交流等效模型，通过求解交流等效模型即可得到交直流混联系统的潮流分布，从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，进而兼顾潮流计算的效率和精度。
进一步地，处理器104执行计算机程序时执行根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比的步骤，具体包括：
根据整流侧交流系统电压和逆变侧交流系统电压的比值，确定初始等效系数；
将初始等效系数、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角带入以下方程，求解直流输电系统的等效变比；
Figure BDA0002456336250000131
其中，k0表示初始等效系数，k0＝Ugr/Ugi，Ugr表示整流侧交流系统电压，Ugi表示逆变侧交流系统电压。
实施例二
根据本发明的一个实施例，包括上述实施例限定的特征，以及进一步地，换相电抗包括：整流侧换相电抗和逆变侧换相电抗；处理器104执行计算机程序时执行根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型的步骤，具体包括：根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比；根据整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角、第二触发角和等效变比，分别计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值、直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值；根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值；根据第一比值和第三比值，计算交流电抗；根据交流电抗构建交流等效模型。
进一步地，采用公式(1)计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及计算等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；
Figure BDA0002456336250000141
其中，kiur表示整流侧第一比值，kiui表示逆变侧第一比值，α表示整流器第一触发角，β表示逆变器的第二触发角，k表示等效变比，Xr表示整流侧换相电抗，Xi表示逆变侧换相电抗；
采用公式(2)计算整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及计算逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；
Figure BDA0002456336250000142
其中，kirpi表示整流侧第二比值，kiipi表示逆变侧第一比值；
采用公式(3)根据整流侧第二比值计算整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值，以及根据逆变侧第二比值计算逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值；
Figure BDA0002456336250000151
其中，kirqi表示整流侧第三比值，kiiqi表示逆变侧第三比值；
采用公式(4)计算第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗；
Figure BDA0002456336250000152
其中，X1表示第一交流电抗，X2表示第二交流电抗，X3表示第三交流电抗；和/或
采用公式(5)计算第四交流电抗和第五交流电抗；
Figure BDA0002456336250000153
其中，Xqr表示第四交流电抗，Xqi表示第五交流电抗。
在该实施例中，以直流输电系统直流电压相等为原则，分别计算等效交流电流有效值与整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及等效交流电流有效值与逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，分别计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值整流侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及逆变侧交流电流有功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；再根据整流侧第二比值和逆变侧第二比值，计算对应的整流侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的整流侧第三比值和逆变侧交流电流无功分量与等效交流电流有效值的逆变侧第三比值，并且通过整流侧第一比值、逆变侧第一比值、等效变比、整流侧第三比值、逆变侧第三比值，计算三相交流电抗(第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗)，从而根据三相交流电抗构建包括直流输电系统和换流站在内的全线路的阻抗参数矩阵等效模型，再通过全线路的阻抗参数矩阵等效模型进行潮流计算，或者通过整流侧第一比值和整流侧第三比值，计算第四交流电抗，即整流侧交流电抗，以及通过逆变侧第一比值和逆变侧第三比值，计算第五交流电抗，即逆变侧交流电抗，从而能够构建换流站的等效电抗模型，再根据换流站的等效电抗模型实现直流输电系统的潮流计算问题的转化。从而能够利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，进行纯交流系统的潮流分析计算，同时保证交直流混联系统的潮流分析计算的效率和精度。
实施例三
根据本发明的一个实施例，包括上述实施例限定的特征，以及进一步地：处理器104执行计算机程序时执行根据交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果的步骤，具体包括：求解交流等效模型，得到直流输电系统的交流电压有效值和直流电压；根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗；根据所述直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据所述等效交流电流确定等效交流电流有效值；根据所述等效交流电流有效值、交流等效模型、整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗，生成交直流混联系统的潮流分析结果；其中，采用公式(6)计算整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗；
Figure BDA0002456336250000161
其中，ΔQrac表示整流器的无功损耗，ΔQiac表示逆变器的无功损耗，Ur表示整流侧交流电压有效值，Ui表示逆变侧交流电压有效值。
采用公式(7)计算等效交流电流；
Figure BDA0002456336250000162
式中，
Figure BDA0002456336250000172
表示整流侧电压相位，Id表示直流输电系统的直流电流，
Figure BDA0002456336250000171
表示等效交流电流。
在该实施例中，以等效前后功率不变为原则，将换流站看作是一个无功负荷，将直流输电系统功率平均至交流三相，换言之，有效值为直流输电系统直流电流的三分之一，利用直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，从而将直流输电系统直流电流等效为交流电流，并根据等效交流电流确定等效交流电流有效值，同时，根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算出输电系统稳态运行时换流站的无功功率损耗(无功损耗)，通过无功功率损耗和、等效交流电流有效值，生成交直流混联系统的潮流分析结果，从而为等效潮流分析计算提供可靠的参考依据，从而快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，满足用户的分析需求。
进一步地，在得到直流输电系统的整流侧交流电压有效值与直流输电系统的逆变侧交流电压后，根据整流侧交流电压有效值与直流输电系统的逆变侧交流电压有效值的比值，即k＝Ur/Ui，验证等效变比，以便于再次进行直流输电系统的等效运算。
实施例四
如图2所示，根据本发明第二方面的实施例，提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法，该方法包括：
步骤202，获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；
步骤204，根据交流系统电压、换相电抗、第一触发角和第二触发角构建交流等效模型；
步骤206，根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
在该实施例中，利用直流输电系统结构参数(触发角)和控制参数(换相电抗、交流系统电压)，构建高压直流输电系统的交流等效模型，通过求解交流等效模型即可得到交直流混联系统的潮流分布，从而将交直流混联系统的潮流分析计算问题转化为纯交流系统的潮流分析计算问题，克服直流系统变量在潮流分析计算中不易解耦的问题，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，进而兼顾潮流计算的效率和精度。
实施例五
如图3所示，根据本发明第二方面的实施例，提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法，该方法包括：
步骤302，获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；
步骤304，根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比；
步骤306，根据整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角、第二触发角和等效变比，分别计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值、直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值；
步骤308，根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值；
步骤310，根据第一比值和第三比值，计算交流电抗；
步骤312，根据交流电抗构建交流等效模型；
步骤314，根据交流等效模型进行潮流计算，得到交直流混联系统的潮流分析结果。
在该实施例中，以直流输电系统直流电压相等为原则，计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值，以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，计算直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值，在根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值，根据第一比值和第三比值计算交流电抗，利用交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，通过求解交流等效模型即可得到交直流混联系统的潮流分布，同时根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算出输电系统稳态运行时换流站的无功功率损耗(无功损耗)，结合无功功率损耗和交直流混联系统的潮流分布，生成交直流混联系统的潮流分析结果，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，实现潮流计算的效率和精度的兼顾。
实施例六
如图4所示，根据本发明第二方面的实施例，提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法，该方法包括：
步骤402，获取直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、整流器的第一触发角、逆变器的第二触发角；
步骤404，根据交流系统电压、整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角和第二触发角，确定直流输电系统的等效变比；
步骤406，根据整流侧换相电抗、逆变侧换相电抗、第一触发角、第二触发角和等效变比，分别计算直流输电系统的等效交流电流有效值与直流输电系统的交流电压的第一比值、直流输电系统的交流电流有功分量与等效交流电流有效值的第二比值；
步骤408，根据第二比值计算直流输电系统的交流电流无功分量与等效交流电流有效值的第三比值；
步骤410，根据第一比值和第三比值，计算交流电抗；
步骤412，根据交流电抗构建交流等效模型；
步骤414，求解交流等效模型，得到直流输电系统的交流电压有效值和直流电压；
步骤416，根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗；
步骤418，根据直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据所述等效交流电流确定等效交流电流有效值；
步骤420，根据所述等效交流电流有效值、交流等效模型、整流器的无功损耗和逆变器的无功损耗，生成交直流混联系统的潮流分析结果。
在该实施例中，以等效前后功率不变为原则，将换流站看作是一个无功负荷，将直流输电系统功率平均至交流三相，换言之，有效值为直流输电系统直流电流的三分之一，利用直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，从而将直流输电系统直流电流等效为交流电流，并根据等效交流电流确定等效交流电流有效值，同时，根据交流电压有效值、第一比值和第三比值，计算出输电系统稳态运行时换流站的无功功率损耗(无功损耗)，通过无功功率损耗和、等效交流电流有效值，生成交直流混联系统的潮流分析结果，从而为等效潮流分析计算提供可靠的参考依据，从而快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联系统的潮流分布，满足用户的分析需求。
实施例七
根据本发明的一个具体实施例，提出了一种交直流混联系统的潮流分析方法，包括：基于MATLAB/Simulink仿真软件建立的交直流混联系统模型，如图5所示，模型参数如表1所示，仿真时长10s。
表1
整流侧(r) 逆变侧(i)
交流系统电压U<sub>g</sub>(kV) 220 220
交流侧电感L(H) 0.151 0.0365
触发角α/β(°) 20 40
以直流输电系统直流电压相等为原则，基于如下公式(1)：
Figure BDA0002456336250000201
利用直流输电系统整流侧换相电抗Xr、直流输电系统逆变侧换相电抗Xi、直流输电系统整流器触发角α和直流输电系统逆变器触发角β计算直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac与直流输电系统整流侧交流电压有效值Ur的比值kiur和直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac与直流输电系统逆变侧交流电压有效值Ui的比值kiui。
以换流站交直流侧的有功功率相等为原则，基于如下公式(2)：
Figure BDA0002456336250000202
计算直流输电系统整流侧交流电流有功分量Irp与直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac的比值kirpi和直流输电系统逆变侧交流电流有功分量Iip与直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac的比值kiipi。
基于如下公式(3)：
Figure BDA0002456336250000211
计算直流输电系统整流器无功损耗ΔQrac和直流输电系统逆变器无功损耗ΔQiac。
基于如下公式(4)：
Figure BDA0002456336250000212
计算全线路的阻抗参数矩阵等效模型交流电抗X1、X2和X3。
基于如下公式(5)：
Figure BDA0002456336250000213
计算换流站等效电抗模型交流电抗Xqr和Xqi。
具体地，基于如下方程求解直流输电系统的等效变比：
k2+2kXrkiuikirqi+6Xr 2(kiui)2＝k0 2[1+2Xikiuikiiqi+6Xi 2(kiui)2]
将公式(1)和公式(3)带入方程，化简后得到以下方程：
Figure BDA0002456336250000214
将初始等效系数k0、整流侧换相电抗Xr、逆变侧换相电抗Xi、整流器触发角α和逆变器触发角β带入以下方程，得到直流输电系统的等效变比；
其中，k0＝Ugr/Ugi，Ugr表示整流侧交流系统电压，Ugi表示逆变侧交流系统电压。
在MATLAB/Simulink仿真软件中分别建立如图6所示的交直流混联系统模型的全线路的阻抗参数矩阵等效模型和，以及图7所示的换流站的等效电抗模型，其中Udrac表示整流器输出电压，Udrac表示逆变器输出电压，从而实现如图8所示的交直流混联系统模型参数的交流变换过程。
根据全线路的阻抗参数矩阵等效模型和换流站的等效电抗模型进行潮流计算包括：
计算直流输电系统整流侧交流电流无功分量Irq与直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac的比值kirqi和直流输电系统逆变侧交流电流无功分量Iiq与直流输电系统直流电流等效交流电流的有效值Idac的比值kiipi。
基于如下公式(6)：
Figure BDA0002456336250000221
以等效前后功率不变为原则，换流站可以看作是一个无功负荷，将直流输电系统参数等效为交流参数，将直流输电系统功率平均至交流三相，基于如下公式(7)：
Figure BDA0002456336250000222
将直流输电系统直流电流Id等效为交流电流
Figure BDA0002456336250000223
有效值为直流输电系统直流电流的三分之一，相位与直流输电系统整流侧电压相位
Figure BDA0002456336250000224
相同。
全线路的阻抗参数矩阵等效模型和换流站的等效电抗模型的仿真时长为10s，得到交直流混联线路的潮流分布，如表2所示，与交直流混联系统模型的仿真结果相比，全线路的阻抗参数矩阵等效模型最大误差为4.7486％，换流站等效电抗模型最大误差为2.6409％。全线路阻抗参数矩阵等效模型的运行时间(求解模型所需时间)为0.64s，换流站等效电抗模型的运行时间为1.64s，远小于交直流混联系统模型的运行时间17min50.40s。
Figure BDA0002456336250000231
其中，Ir表示整流侧交流电流有效值，Ii表示整流侧交流电流有效值，
Figure BDA0002456336250000232
表示整流侧功率因数，
Figure BDA0002456336250000233
表示逆变侧功率因数。
在该实施例中，利用直流输电系统结构参数和控制参数，以交流电抗等效换流站，得到高压直流输电系统的交流等效模型，进行交直流混联电网的潮流分析计算，将交直流混联电网的潮流分析计算问题转化为纯交流电网的潮流分析计算问题，克服现有方法在交直流混联电网潮流分析计算中不能兼顾效率和精度的问题，与交直流混联系统模型的仿真结果相比，全线路阻抗参数矩阵等效模型最大误差为4.7486％，换流站等效电抗模型最大误差为2.6409％。全线路阻抗参数矩阵等效模型的运行时间为0.64s，换流站等效电抗模型的运行时间为1.64s，远小于交直流混联系统模型的运行时间17min50.40s，能够快速地、正确地、便捷地分析计算稳态运行时复杂交直流混联电网的潮流分布，使得潮流计算具有较高的灵敏性和可靠性。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交直流混联系统的潮流分析装置，所述交直流混联系统包括直流输电系统，所述直流输电系统包括具有整流器和逆变器的换流站，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器存储有计算机程序；
处理器，所述处理器执行计算机程序时执行以下步骤：
获取所述直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、所述整流器的第一触发角、所述逆变器的第二触发角；
根据所述交流系统电压、所述换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角构建交流等效模型；
根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果；
所述换相电抗包括：整流侧换相电抗和逆变侧换相电抗；所述处理器执行计算机程序时执行根据所述交流系统电压、所述换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角构建交流等效模型的步骤，具体包括：
根据所述交流系统电压、所述整流侧换相电抗、所述逆变侧换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角，确定所述直流输电系统的等效变比；
根据所述整流侧换相电抗、所述逆变侧换相电抗、所述第一触发角、所述第二触发角和所述等效变比，分别计算所述直流输电系统的等效交流电流有效值与所述直流输电系统的交流系统电压的第一比值、所述直流输电系统的交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的第二比值；
根据所述第二比值计算所述直流输电系统的交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的第三比值；
根据所述第一比值和第三比值，计算交流电抗；
根据所述交流电抗构建所述交流等效模型。
2.根据权利要求1所述的交直流混联系统的潮流分析装置，其特征在于，
所述交流系统电压包括：整流侧交流电压和逆变侧交流电压；所述处理器执行计算机程序时执行计算所述直流输电系统的等效交流电流有效值与所述直流输电系统的交流系统电压的第一比值的步骤，具体包括：
采用公式(1)计算所述等效交流电流有效值与所述整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及计算所述等效交流电流有效值与所述逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；
Figure FDA0003143114730000021
式中，kiur表示所述整流侧第一比值，kiui表示所述逆变侧第一比值，α表示所述第一触发角，β表示所述第二触发角，k表示等效变比，Xr表示所述整流侧换相电抗，Xi表示所述逆变侧换相电抗；
所述交流电流有功分量包括：整流侧交流电流有功分量和逆变侧交流电流有功分量；所述处理器执行计算机程序时执行计算所述交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的第二比值的步骤，具体包括：
采用公式(2)计算所述整流侧交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及计算所述逆变侧交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；
Figure FDA0003143114730000022
式中，kirpi表示所述整流侧第二比值，kiipi表示所述逆变侧第一比值；
所述交流电流无功分量包括：整流侧交流电流无功分量和逆变侧交流电流无功分量；所述处理器执行计算机程序时执行根据所述第二比值计算所述直流输电系统的交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的第三比值的步骤，具体包括：
采用公式(3)根据所述整流侧第二比值计算所述整流侧交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的整流侧第三比值，以及根据所述逆变侧第二比值计算所述逆变侧交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的逆变侧第三比值；
Figure FDA0003143114730000031
式中，kirqi表示所述整流侧第三比值，kiipi表示所述逆变侧第三比值。
3.根据权利要求2所述的交直流混联系统的潮流分析装置，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时执行根据所述第一比值和第三比值，计算所述交流电抗的步骤，具体包括：
采用公式(4)计算第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗；
Figure FDA0003143114730000032
式中，X1表示所述第一交流电抗，X2表示所述第二交流电抗，X3表示所述第三交流电抗；和/或
采用公式(5)计算第四交流电抗和第五交流电抗；
Figure FDA0003143114730000033
式中，Xqr表示所述第四交流电抗，Xqi表示所述第五交流电抗。
4.根据权利要求2所述的交直流混联系统的潮流分析装置，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时执行根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果的步骤，具体包括：
求解所述交流等效模型，得到所述直流输电系统的交流系统 电压有效值和直流电压；
根据所述交流系统 电压有效值、所述第一比值和所述第三比值，计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
根据直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据所述等效交流电流确定等效交流电流有效值；
根据所述等效交流电流有效值、所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗，生成所述交直流混联系统的潮流分析结果；
其中，采用公式(6)计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
Figure FDA0003143114730000041
式中，ΔQrac表示整流器的无功损耗，ΔQiac表示逆变器的无功损耗，Ur表示整流侧交流电压有效值，Ui表示逆变侧交流电压有效值；
采用公式(7)计算等效交流电流；
Figure FDA0003143114730000042
式中，
Figure FDA0003143114730000043
表示整流侧电压相位，Id表示直流输电系统的直流电流，
Figure FDA0003143114730000044
表示等效交流电流。
5.一种交直流混联系统的潮流分析方法，所述交直流混联系统包括直流输电系统，所述直流输电系统包括具有整流器和逆变器的换流站，其特征在于，包括：
获取所述直流输电系统的交流系统电压和换相电抗、所述整流器的第一触发角、所述逆变器的第二触发角；
根据所述交流系统电压、所述换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角构建交流等效模型；
根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果；
所述换相电抗包括：整流侧换相电抗和逆变侧换相电抗；所述根据所述交流系统电压、所述换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角构建交流等效模型的步骤，具体包括：
根据所述交流系统电压、所述整流侧换相电抗、所述逆变侧换相电抗、所述第一触发角和所述第二触发角，确定所述直流输电系统的等效变比；
根据所述整流侧换相电抗、所述逆变侧换相电抗、所述第一触发角、所述第二触发角和等效变比，分别计算所述直流输电系统的等效交流电流有效值与所述直流输电系统的交流系统电压的第一比值、所述直流输电系统的交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的第二比值；
根据所述第二比值计算所述直流输电系统的交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的第三比值；
根据所述第一比值和第三比值，计算交流电抗；
根据所述交流电抗构建所述交流等效模型。
6.根据权利要求5所述的交直流混联系统的潮流分析方法，其特征在于，
所述交流系统电压包括：整流侧交流电压和逆变侧交流电压；所述计算所述直流输电系统的等效交流电流有效值与所述直流输电系统的交流系统电压的第一比值的步骤，具体包括：
采用公式(1)计算所述等效交流电流有效值与所述整流侧交流电压的整流侧第一比值，以及计算所述等效交流电流有效值与所述逆变侧交流电压的逆变侧第一比值；
Figure FDA0003143114730000051
其中，kiur表示所述整流侧第一比值，kiui表示所述逆变侧第一比值，α表示所述第一触发角，β表示所述第二触发角，k表示等效变比，Xr表示所述整流侧换相电抗，Xi表示所述逆变侧换相电抗；
所述交流电流有功分量包括：整流侧交流电流有功分量和逆变侧交流电流有功分量；所述计算所述交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的第二比值的步骤，具体包括：
采用公式(2)计算所述整流侧交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的整流侧第二比值，以及计算所述逆变侧交流电流有功分量与所述等效交流电流有效值的逆变侧第二比值；
Figure FDA0003143114730000061
其中，kirpi表示所述整流侧第二比值，kiipi表示所述逆变侧第一比值；
所述交流电流无功分量包括：整流侧交流电流无功分量和逆变侧交流电流无功分量；所述根据所述第二比值计算所述直流输电系统的交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的第三比值的步骤，具体包括：
采用公式(3)根据所述整流侧第二比值计算所述整流侧交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的整流侧第三比值，以及根据所述逆变侧第二比值计算所述逆变侧交流电流无功分量与所述等效交流电流有效值的逆变侧第三比值；
Figure FDA0003143114730000062
其中，kirqi表示所述整流侧第三比值，kiipi表示所述逆变侧第三比值。
7.根据权利要求5所述的交直流混联系统的潮流分析方法，其特征在于，所述根据所述第一比值和第三比值，计算所述交流电抗的步骤，具体包括：
采用公式(4)计算第一交流电抗、第二交流电抗和第三交流电抗；
Figure FDA0003143114730000063
其中，X1表示所述第一交流电抗，X2表示所述第二交流电抗，X3表示所述第三交流电抗；和/或
采用公式(5)计算第四交流电抗和第五交流电抗；
Figure FDA0003143114730000071
其中，Xqr表示所述第四交流电抗，Xqi表示所述第五交流电抗。
8.根据权利要求6所述的交直流混联系统的潮流分析方法，其特征在于，所述根据所述交流等效模型进行潮流计算，得到所述交直流混联系统的潮流分析结果的步骤，具体包括：
求解所述交流等效模型，得到所述直流输电系统的交流系统 电压有效值和直流电压；
根据所述交流系统 电压有效值、所述第一比值和所述第三比值，计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
根据直流电流和整流侧电压相位，计算等效交流电流，并根据所述等效交流电流确定等效交流电流有效值；
根据所述等效交流电流有效值、所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗，生成所述交直流混联系统的潮流分析结果；
其中，采用公式(6)计算所述整流器的无功损耗和所述逆变器的无功损耗；
Figure FDA0003143114730000072
式中，ΔQrac表示整流器的无功损耗，ΔQiac表示逆变器的无功损耗，Ur表示整流侧交流电压有效值，Ui表示逆变侧交流电压有效值；
采用公式(7)计算等效交流电流；
Figure FDA0003143114730000073
式中，
Figure FDA0003143114730000074
表示整流侧电压相位，Id表示直流输电系统的直流电流，
Figure FDA0003143114730000075
表示等效交流电流。
CN202010307640.2A 2020-04-17 2020-04-17 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法 Active CN111416358B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010307640.2A CN111416358B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法
US17/005,372 US11431193B2 (en) 2020-04-17 2020-08-28 Power flow analysis device and power flow analysis method for AC/DC hybrid system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010307640.2A CN111416358B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111416358A CN111416358A (zh) 2020-07-14
CN111416358B true CN111416358B (zh) 2021-10-08

Family

ID=71493666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010307640.2A Active CN111416358B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11431193B2 (zh)
CN (1) CN111416358B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11329487B2 (en) * 2020-06-25 2022-05-10 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for controlling a power generating system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410835A (zh) * 2016-10-12 2017-02-15 北京科东电力控制系统有限责任公司 一种多端柔性直流输电系统的电网仿真实现方法
CN107994583A (zh) * 2017-11-14 2018-05-04 华北电力大学 直流联络线在协调层建模的交直流系统分布式潮流算法
CN109449965A (zh) * 2018-09-07 2019-03-08 中国电力科学研究院有限公司 一种直流电流变化的临界多馈入交互作用因子的计算方法及系统
CN109462237A (zh) * 2018-09-07 2019-03-12 山东大学 计及直流分层结构交直流混联潮流计算的方法及系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6400108B1 (en) * 1999-01-18 2002-06-04 Nsk, Ltd. Brushless DC-motor driving controller
US10917029B2 (en) * 2017-03-17 2021-02-09 Vitesco Technologies USA, LLC Pi source inverter-converter for hybrid electric vehicles
CN109473546B (zh) * 2017-09-07 2022-08-09 厦门半导体工业技术研发有限公司 阻变存储器及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410835A (zh) * 2016-10-12 2017-02-15 北京科东电力控制系统有限责任公司 一种多端柔性直流输电系统的电网仿真实现方法
CN107994583A (zh) * 2017-11-14 2018-05-04 华北电力大学 直流联络线在协调层建模的交直流系统分布式潮流算法
CN109449965A (zh) * 2018-09-07 2019-03-08 中国电力科学研究院有限公司 一种直流电流变化的临界多馈入交互作用因子的计算方法及系统
CN109462237A (zh) * 2018-09-07 2019-03-12 山东大学 计及直流分层结构交直流混联潮流计算的方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A modified approach for load flow analysis of integrated AC-DC power systems;M.W. Mustafa等;《2000 TENCON Proceedings. Intelligent Systems and Technologies for the New Millennium (Cat. No.00CH37119)》;20020806;全文 *
大型交直流混联电网安全运行面临的问题与挑战;董新洲等;《中国电机工程学报》;20190605;第39卷(第11期);全文 *
考虑直流输电系统外特性影响的多直流馈入短路比实用计算方法;郭小江等;《中国电机工程学报》;20150505;第35卷(第9期);第2143-2151页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111416358A (zh) 2020-07-14
US11431193B2 (en) 2022-08-30
US20210328457A1 (en) 2021-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060282239A1 (en) Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system
CN102545207B (zh) 基于预测-校正内点法的vsc-hvdc交直流最优潮流方法
CN110718918B (zh) 一种基于hvac和lcc-vsc hvdc混合系统的潮流计算方法
CN112653342B (zh) 一种静止坐标系下的复矢量电流环解耦控制装置及方法
CN109004652B (zh) 一种含异步电机的直流多馈入系统受端电网强度获得方法
CN109638839B (zh) 一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法
CN112653173B (zh) 基于改进模态分析法对ac-vsc-mtdc混合系统进行静态电压稳定性分析的方法
CN111416358B (zh) 交直流混联系统的潮流分析装置和潮流分析方法
CN107221935B (zh) 基于置信度变换的交直流混联输电系统区间潮流方法
CN102522765B (zh) 基于自动微分技术的vsc-hvdc潮流计算方法
CN116526884B (zh) 并网逆变器无模型预测控制方法及控制系统
Song et al. Power model free voltage ripple suppression method of three-phase PWM rectifier under unbalanced grid
CN110768285A (zh) 一种交直流混联直流多馈入受端电网强度获得方法
CN108390404B (zh) 一种基于钒电池储能的变流器控制方法
CN105552929A (zh) 基于模拟退火遗传算法的交直流系统的无功优化方法
CN110299713A (zh) 一种计及风电场影响的牵引供电系统三相电压不平衡补偿方法
CN113224788B (zh) 含有风电接入的交直流混联电网静态电压稳定评估方法
CN112636382B (zh) 一种星型的交直流配用电系统运行稳定分析方法
CN114336795A (zh) 一种适用于交直流混联电网谐波状态的综合优化配置方法
CN110707762B (zh) 一种多能互补的交直流混合微电网潮流可行域计算方法
CN110244567B (zh) 一种基于扩展瞬时无功理论的快速模型预测控制方法
Shen et al. Modeling and Parameter Identification of the Photovoltaic Inverter based on VSG
Yu et al. Study on Small Disturbance Stability of Photovoltaic Grid-Connected Power Generation System
CN105897092A (zh) 一种星接三相异步发电机实现单相运行的设计方法
CN117117946B (zh) 一种用于串并联架构电能路由器的自由度参数设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant