CN115036962B - 柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法 - Google Patents

柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法，涉及输电系统技术领域，包括：根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。通过构建统一潮流模型表征各种控制模式，计算含多种控制策略的直流电网潮流，采用内外双循环迭代结合主换流站轮替的方法，提高交直流系统潮流计算的收敛性。

Description

柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法
技术领域
本发明涉及输电系统技术领域，特别是涉及一种柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法。
背景技术
柔性直流输电技术是采用全控型电力电子器件的电压源型换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC，VSC-HVDC)技术。相对于传统直流输电技术，柔性直流输电技术可以接入有源系统和无源系统，能够提供稳定电压支撑，不存在换相失败问题，能够灵活控制有功功率、无功功率等，是电网柔性互联、大规模新能源并网等场景的技术方案。
柔性直流输电的系统级控制策略目前有主从控制策略、电压偏差控制策略、电压下垂控制策略以及组合控制策略等。
主从控制策略是将某一个换流站作为主导换流站，采用定直流电压控制平衡系统的有功功率，其余换流站采用定有功功率控制。若主换流站功率越限或者故障，系统将不能维持直流电压稳定，将会发生系统崩溃。主从控制的结构简单，对通讯有较高的需求，系统的运行可靠性较低。
而现有的含柔性直流输电系统的潮流计算存在以下不足：
（1）电压源型换流器是灵活可控的电力电子器件，同一系统中电压源型换流器可以组合成至少10种运行模式，目前仍缺乏含多种控制策略的柔性直流输电系统交直流潮流计算方法。
（2）原有的潮流计算方法大多集中在不同的单一运行模式分析的基础上，缺乏潮流计算的统一模型，换流站的运行模式切换后的潮流计算方法相对复杂。
（3）在使用牛顿拉夫逊法迭代求解柔性直流输电系统过程中，会存在平衡换流站电压或功率因为初始数据不合理而导致越限的情况，若本次迭代更换主换流站，会影响最后的潮流计算结果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种柔性直流输电系统潮流计算及交直流混联潮流计算方法，通过构建统一潮流模型，表征各种控制模式，计算含多种控制策略的直流电网潮流，且可简单快速的切换控制策略；采用内外双循环迭代结合主换流站轮替的方法，提高交直流系统潮流计算的收敛性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种柔性直流输电系统潮流计算方法，包括：
根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
作为可选择的实施方式，所述控制策略包括主从控制策略、电压偏差控制策略、有功-电压下垂控制策略、电流-电压下垂控制策略。
作为可选择的实施方式，统一潮流模型中功率平衡方程为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 228976DEST_PATH_IMAGE002
是直流节点i的不平衡功率，P dci是直流节点i的换流站注入功率，U dci 是直流节点i的直流电压，P Gi 是直流节点i处电源发出的有功功率，P Li 是直流节点i处负荷吸收的有功功率，G ij 是节点i和节点j之间的导纳，I dcrefi 是直流节点i的直流电流参考值，k di 是电流-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcrefi 是直流节点i的直流电压参考值，k dpi 是有功-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcj 是直流节点j的直流电压，n为节点数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 838948DEST_PATH_IMAGE004
为可调变量。
作为可选择的实施方式，在统一潮流模型中，通过改变可调变量
Figure 602505DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 374152DEST_PATH_IMAGE004
的取值，使统一潮流模型表示不同的控制策略。
第二方面，本发明提供一种交直流混联电网潮流计算方法，包括：
获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用第一方面所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
作为可选择的实施方式，电压站潮流计算采用近似求解方法，根据交流侧有功功率得到直流侧有功功率；设待测节点的直流侧有功功率P dc0对应的交流侧有功功率为P ac0，取P ac1为mP dc0，P ac2为nP dc0，其中，m大于1，n小于1；由P ac1和P ac2得到各自对应的交流侧有功功率P dc1和P dc2，根据P dc1和P dc2连线的斜率得到P ac3，根据P ac3得到对应的交流侧有功功率P dc3；在P ac1和P ac3之间或P ac3和P dc2继续进行求解，直到与P dc0的误差满足设定精度。
第三方面，本发明提供一种柔性直流输电系统潮流计算系统，包括：
统一模块，被配置为根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
初始化模块，被配置为确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
潮流计算模块，被配置为根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
第四方面，本发明提供一种交直流混联潮流计算系统，包括：
直流潮流计算模块，被配置为获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用第一方面所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
电压站潮流计算模块，被配置为在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
交流潮流计算模块，被配置为获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
第五方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面和/或第二方面所述的方法。
第六方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面和/或第二方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出的一种柔性直流输电系统潮流计算方法，通过引入变量并对两个变量取不同的数值，表征换流站所有控制策略，从而形成统一潮流模型。当控制策略发生变化时，只需要两个变量的值，无需改变雅克比矩阵的维度和结构。在统一潮流模型下，直流系统的潮流表达式具有固定结构，能适用于多种控制策略下的潮流计算。因此，柔性直流输电系统统一潮流模型能够方便灵活地计算含多种控制策略的直流电网的潮流，并且可以简单快速的切换控制策略。
本发明提出的一种柔性直流输电系统潮流计算方法，采用内外双循环迭代结合主换流站轮替的方法，提高交直流系统潮流计算的收敛性。在潮流计算的过程中，主换流站作为平衡节点，其他换流站根据控制方式给定节点类型。当主换流站不能满足控制要求时，会根据事先给定的平衡节点序列，其他换流站依次作为平衡节点进行潮流计算。避免因为数据给定不合理造成潮流计算错误的问题。
本发明提出的交直流混联电网潮流计算方法中，求解电压站潮流时采用近似计算的方法，避开了复杂的雅克比矩阵求解，在保证计算精度的前提下，简化运算，能够方便灵活地计算直流电网含混合控制策略及基于实际情况下控制策略切换时的潮流。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的柔性直流输电系统潮流计算方法流程图；
图2为本发明实施例2提供的交直流混联电网潮流计算方法流程图；
图3为本发明实施例2提供的电压站潮流计算采用近似求解算法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供一种柔性直流输电系统潮流计算方法，包括：
根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
在本实施例中，所述控制策略包括：主从控制策略、电压偏差控制策略、有功-电压下垂控制策略、电流-电压下垂控制策略；
具体地：
（1）主从控制策略包括：对于有n个直流节点的直流网络，设1号直流节点所连换流站为主换流站，其余换流站为从换流站或直流公共连接点；那么，除1号直流节点所在换流站没有功率平衡方程之外，其余直流节点都会存在功率平衡方程，所以主从控制策略下的模型表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 121528DEST_PATH_IMAGE002
是直流节点i的不平衡功率，P dci 是直流节点i的换流站注入功率，P Gi 是直流节点i处电源发出的有功功率，P Li 是直流节点i处负荷吸收的有功功率，U i 、U j 分别是直流节点i的电压、直流节点j的电压，G ij 是直流节点i和直流节点j之间的导纳。
（2）电压偏差控制策略包括：对于有n个直流节点的直流网络，设1号直流节点所连换流站为主换流站，2号直流节点所连换流站为后备主换流站，其余换流站为从换流站或直流公共连接点；在转换控制模式之前，1号直流节点所连换流站不存在功率平衡方程；在转换控制模式之后，2号直流节点所连换流站不存在功率平衡方程，所以电压偏差控制策略下的模型表达式为：
Figure 535192DEST_PATH_IMAGE006
其中，U dc2是2号直流节点的直流电压，U dc2min是2号直流节点的直流电压最小值，U dc2max是2号直流节点的直流电压最大值。
（3）直流系统的有功-电压下垂控制方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，P dcrefi 是直流节点i的有功功率参考值，U dci 是直流节点i的直流电压，U dcrefi 是直流节点i的直流电压参考值，k dpi 是有功-电压下垂控制模式下的下垂系数。
直流系统的电流-电压下垂控制方程为：
Figure 418834DEST_PATH_IMAGE008
其中，I dci 是直流节点i的直流电流，I dcrefi 是直流节点i的直流电流参考值，k di 是电流-电压下垂控制模式下的下垂系数。
对于有n个直流节点的直流网络，设1~m号直流节点所连换流站采用有功-电压下垂控制，（m+1）~n号直流节点所连换流站采用定有功功率控制或直流公共连接点；那么，每个直流节点都存在功率不平衡方程，由此得到有功-电压下垂控制策略下的模型表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
同理，对于有n个直流节点的直流网络，假设1~m号直流节点所连换流站采用电流-电压下垂控制，(m+1)~n号直流节点所连换流站采用定有功功率控制或直流公共连接点；那么，每个直流节点都存在功率不平衡方程，由此得到电流-电压下垂控制策略下的模型表达式为：
Figure 892541DEST_PATH_IMAGE010
其中，U dcj 是直流节点j的直流电压。
在本实施例中，根据换流站的有功类变量和无功类变量的组合，换流站的控制策略有10种可行的控制模式，换流站类型可分为功率站和电压站；
从柔性直流输电系统的角度分析，直流节点被等效为三种类型：功率给定的P节点、电压给定的U节点、电压功率或电流电压满足函数关系的下垂节点；其中，U节点是直流节点的电压值给定，其作用相当于交流电网的平衡节点；P节点是直流节点的有功功率值给定；下垂节点是直流节点的电压和功率或电流和电压满足函数关系。
对直流电网来说，至少有一个直流节点的电压值给定，用来维持直流电网的电压水平，P节点在直流电网潮流求解时，需要由交流侧计算直流侧的功率，被称为功率站，U节点和下垂节点需要在直流潮流求解结束之后，由直流侧计算交流侧的功率，被称为电压站。
对于交流母线侧等效节点类型，有功功率和交流电压固定的母线称“PV节点”，有功功率和无功功率固定的母线称“PQ节点”。
10种可行的控制模式如表1所示，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为换流站交流母线电压相角，P s为换流站交流母线有功功率，Q s为换流站交流母线无功功率，U s为换流站交流母线电压幅值，U dc为直流电压，I dc 为直流电流，P dc为换流站注入直流电网的有功功率；
表1 10种可行的控制模式
Figure 861634DEST_PATH_IMAGE012
换流站处于1、2、3、4控制模式下时，根据简单潮流方程计算直流节点的注入功率，当直流电网潮流计算完成之后，由直流电网各节点电压和有功功率求解电压站交流节点的有功功率和无功功率。
本实施例对功率站确定初始值，如表2所示；其中，Ps *为换流站初始给定有功功率，Qs *为换流站初始给定无功功率，Us *为换流站初始交流母线电压幅值，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为换流站初始交流母线电压相角；
表2 各类换流站的初始值
Figure 813410DEST_PATH_IMAGE014
在本实施例中，根据各种控制策略，对单一控制策略逐个分析其功率平衡方程和雅克比矩阵，从而推导含有所有控制策略的功率平衡方程和雅克比矩阵，通过引入变量得到结构统一的统一潮流模型；具体地：
本实施例引入两个变量
Figure 285979DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 930587DEST_PATH_IMAGE004
，通过改变
Figure 855818DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 345705DEST_PATH_IMAGE004
的取值使统一潮流模型能够表示换流站不同的控制策略，从而使模型统一，当改变换流站的控制策略时，仅需要修改两个变量的值，其雅克比矩阵结构不需要发生改变。
对于所有直流节点，构建如下的功率平衡方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
当直流节点处的换流站运行在定有功功率控制策略下时，此时取
Figure 203940DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，P dci 取设定功率值P set，I dcrefi 和U dcrefi 取任意值即可；
当直流节点处的换流站运行在有功-电压下垂控制策略下时，此时取
Figure 753870DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 166396DEST_PATH_IMAGE018
，P dci =有功功率参考点P dcref，U dcrefi =直流电压参考点U dcref，I dcrefi 取任意值；
当直流节点处的换流站运行在电流-电压下垂控制策略下时，此时取
Figure DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 991133DEST_PATH_IMAGE017
，P dci =0，U dcrefi =U dcref；
当直流节点处不存在换流站或换流站退出运行时，此时取
Figure 703874DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 893547DEST_PATH_IMAGE017
，P dci =0；
当直流节点处的换流站运行在定直流电压控制策略下时，该直流节点不存功率平衡方程。
由此，得到修正方程式及其每个元素值：
Figure 324528DEST_PATH_IMAGE020
Figure DEST_PATH_IMAGE021
在本实施例中，由于初值偏离结果较大，造成潮流计算的数值偏离真实值较大，所以采用内外双循环迭代的求解方法，如图1所示，具体包括：
（1）获取柔性直流输电系统原始数据，包括主换流站、主换流站的控制策略，以及该控制策略下的初值和限值；换流站有十种类型，在一个柔性直流输电系统内，不同类型换流站的初值都不相同，根据统一潮流模型，形成功率平衡方程组；
（2）利用牛顿-拉夫逊法求直流电压变化量，并更新直流节点电压；
直流网络不含有电抗，是纯电阻线性网络，设直流网络中共含有n个直流节点，直流网络的直流节点电压和直流节点电流之间的关系表示为：
I d=G dc U d
式中，I d是直流电流，U d是直流电压，G dc是直流电网电导矩阵。
也可以写为：
Figure 421797DEST_PATH_IMAGE022
第i个直流节点的注入有功功率P i 为：
P i =P dci +P Gi -P Li
式中，P dci 是直流节点i的换流站注入有功功率，P Gi 是直流节点i处电源发出的有功功率，P Li 是直流节点i处负荷吸收的有功功率。
直流节点i的注入电流I i 与注入有功功率P i 及电压U i 之间的关系为：
P i =U i I i
第i个直流节点的功率平衡方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
直流节点i的注入有功功率和电压满足有功功率和电压的约束条件，即：
Figure 254624DEST_PATH_IMAGE024
式中，P maxi 是直流节点i的有功功率最大值，U maxi 是直流节点i的电压最大值，U mini 是直流节点i的电压最小值。
（3）判断直流节点电压是否越限，从而判断直流电网是否越界；另外还可判断直流节点有功功率是否超过限值；其中，直流节点电压有上限值和下限值，有功功率的注入和流出也有上下限值，有功功率的限制来源于换流器对有功功率的限制；
具体地，若直流节点电压越限，由于直流网络线路电阻较小且直流电压基本一致，所以修改全部换流站的直流电压；若直流节点电压偏差控制时，直流节点有功功率发生越限，此时需要后备换流站投入运行；若下垂控制时，换流站有功功率发生越限，需要重新修改越限和未越限换流站的有功功率；根据不同越限类型进行修改之后，重新开始全局迭代。
（4）若未越限且未满足外环迭代约束条件（未超过迭代次数或未达到全局收敛）时，则根据优先级轮换主换流站；
在迭代计算过程中，换流站功率或直流节点电压会越限，但实际潮流计算结果不会越限。因此采用每个换流站轮换作为平衡换流站，对每个换流站作平衡换流站的优先级进行排序；当优先级为1的换流站不能满足潮流计算的约束限制时，转换为优先级为2的换流站作平衡换流站，以此类推。
在第n次内环迭代时，优先级为1的换流站在直流潮流求解中不能满足外环迭代约束条件时，从而进行轮换；但第n+1次全局迭代时，直流潮流求解还是从优先级为1的换流站开始轮换，从而避免因为数据给定不合理造成潮流计算错误。
实施例2
本实施例提供一种含柔性直流输电系统的交直流混联潮流计算方法，包括：
获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用实施例1所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
具体地，如图2所示：
（1）读入交直流系统数据；根据换流站类型，确定功率站初值，对功率站进行简单潮流计算；
具体为，换流站分为功率站和电压站，首先确定功率站初值；交流系统通过换流站所连交流电网侧的母线电压相量
Figure DEST_PATH_IMAGE025
对直流系统产生影响，如果交流电压已知，则独立求解直流电网潮流；本实施例中，换流站处于1、2、3、4控制模式下时，进行简单潮流计算：
Figure 880777DEST_PATH_IMAGE026
其中，Z tf为换流变压器的阻抗，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为滤波器节点处的电压相量，Z f为滤波器的阻抗值，Q f为滤波器的无功功率，Z c为相电抗器的阻抗值，
Figure 64634DEST_PATH_IMAGE028
是从换流站母线流向滤波器节点的电流相量，
Figure 965594DEST_PATH_IMAGE029
为换流器侧的母线电压相量，P c和Q c分别为换流站侧的有功功率和无功功率，P c,loss是换流器的损耗，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
是
Figure 387348DEST_PATH_IMAGE025
的共轭，
Figure 184403DEST_PATH_IMAGE031
是
Figure 324397DEST_PATH_IMAGE028
的共轭，a、b、c均是换流站有功损耗模型的系数。
（2）获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用实施例1所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算。
（3）在直流潮流迭代收敛或超过直流迭代最大次数后，进行电压站潮流计算，电压站潮流计算就是在每次直流电网潮流收敛后，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由此时注入直流电网各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
在本实施例中，对于电压站潮流的计算构造非线性方程组：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，P cf是经过换相电抗后的有功功率，P fs是经过滤波器节点的有功功率，Q s(X)是经过换流变压器计算得到的无功功率；Q cf是经过换相电抗后的无功功率，Q fs是经过滤波器节点的无功功率，Q f是滤波器提供的无功功率。
每个换流站需要构建4个非线性方程进行迭代求解，使用python求取雅克比矩阵时，求解过程过于复杂。所以，本实施例提出一种近似求解方法，交流侧有功功率P ac可以求得P dc；设待测节点的直流侧有功功率P dc0对应的交流侧有功功率为P ac0，取P ac1为mP dc0，P ac2为nP dc0，其中，m大于1，n小于1；由P ac1和P ac2得到各自对应的交流侧有功功率P dc1和P dc2，根据P dc1和P dc2连线的斜率得到P ac3，根据P ac3得到P dc3；在P ac1和P ac3之间或P ac3和P dc2继续进行求解，直到与P dc0的误差满足设定精度。
如图3所示，假设P dc0对应的真实P ac的值为P ac0，取P ac1为1.05P dc0，P ac2为0.95P dc0，由P ac1和P ac2求得P dc1和P dc2；根据这两个点的斜率求得P ac3，根据P ac3求得P dc3，在P ac1和P ac3之间继续进行求解，直到P dc和P dc0的误差满足设定的精度。使用近似求解的方法可以在不损失精度的前提下，不需要求复杂的雅克比矩阵便可得到电压站潮流结果。
（4）获取交流系统的潮流数据，交流系统的潮流数据包括母线、变压器、交流线路和发电机的潮流数据；进行交流电网潮流计算，更新换流站的电压和功率值；且在交流电网潮流计算结束之后，更新换流站所连母线的电压幅值和相角。
具体地，交流潮流计算完成之后更新换流站的电压和功率。交直流潮流交替迭代算法分别求解交流系统和直流系统，在每次迭代过程中，交流系统和直流系统相互作边界条件。交流系统通过换流站所连交流母线电压相量
Figure 29048DEST_PATH_IMAGE025
对直流系统产生影响，如果该交流电压已知，则可以独立求解直流电网潮流。直流系统通过换流站所连交流母线的注入功率对交流系统产生影响，如果该功率已知，则可以独立求解交流电网潮流。
当全局迭代都满足误差要求时，则迭代终止，潮流计算完成，输出潮流计算结果；若达到最大全局迭代次数仍不能收敛，则退出迭代，并输出结果。
实施例3
本实施例提供一种柔性直流输电系统潮流计算系统，包括：
统一模块，被配置为根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
初始化模块，被配置为确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
潮流计算模块，被配置为根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
实施例4
本实施例提供一种交直流混联潮流计算系统，包括：
直流潮流计算模块，被配置为获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用实施例1所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
电压站潮流计算模块，被配置为在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
交流潮流计算模块，被配置为获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1和实施例2中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1和/或实施例2中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1和/或实施例2中所述的方法。
实施例中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，包括：
根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
统一潮流模型中功率平衡方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 298319DEST_PATH_IMAGE002
是直流节点i的不平衡功率，P dci是直流节点i的换流站注入功率，U dci 是直流节点i的直流电压，P Gi 是直流节点i处电源发出的有功功率，P Li 是直流节点i处负荷吸收的有功功率，G ij 是节点i和节点j之间的导纳，I dcrefi 是直流节点i的直流电流参考值，k di 是电流-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcrefi 是直流节点i的直流电压参考值，k dpi 是有功-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcj 是直流节点j的直流电压，n为节点数；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 169323DEST_PATH_IMAGE004
为可调变量；
根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
2.如权利要求1所述的柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，所述控制策略包括主从控制策略、电压偏差控制策略、有功-电压下垂控制策略和电流-电压下垂控制策略。
3.如权利要求1所述的柔性直流输电系统潮流计算方法，其特征在于，在统一潮流模型中，通过改变可调变量
Figure 369361DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 519982DEST_PATH_IMAGE004
的取值，使统一潮流模型表示不同的控制策略。
4.交直流混联潮流计算方法，其特征在于，包括：
获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用权利要求1-3任一项所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
5.如权利要求4所述的交直流混联潮流计算方法，其特征在于，电压站潮流计算采用近似求解方法，根据交流侧有功功率得到直流侧有功功率；设待测节点的直流侧有功功率P dc0对应的交流侧有功功率为P ac0，取P ac1为mP dc0，P ac2为nP dc0，其中，m大于1，n小于1；由P ac1和P ac2得到各自对应的交流侧有功功率P dc1和P dc2，根据P dc1和P dc2连线的斜率得到P ac3，根据P ac3得到对应的交流侧有功功率P dc3；在P ac1和P ac3之间或P ac3和P dc2继续进行求解，直到与P dc0的误差满足设定精度。
6.柔性直流输电系统潮流计算系统，其特征在于，包括：
统一模块，被配置为根据不同控制策略下的柔性直流输电系统，构建结构统一的统一潮流模型；
初始化模块，被配置为确定当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并根据统一潮流模型形成当前控制策略下的功率平衡方程；
统一潮流模型中功率平衡方程为：
Figure 477573DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 480164DEST_PATH_IMAGE002
是直流节点i的不平衡功率，P dci是直流节点i的换流站注入功率，U dci 是直流节点i的直流电压，P Gi 是直流节点i处电源发出的有功功率，P Li 是直流节点i处负荷吸收的有功功率，G ij 是节点i和节点j之间的导纳，I dcrefi 是直流节点i的直流电流参考值，k di 是电流-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcrefi 是直流节点i的直流电压参考值，k dpi 是有功-电压下垂控制模式下的下垂系数，U dcj 是直流节点j的直流电压，n为节点数；
Figure 456079DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 292448DEST_PATH_IMAGE004
为可调变量；
潮流计算模块，被配置为根据对功率平衡方程求解得到的电压变化量，更新当前直流节点电压，若更新后的直流节点电压超过限值，则切换控制策略；若未超过限值且未满足迭代约束条件，则根据优先级轮换主换流站，直至迭代完成。
7.交直流混联潮流计算系统，其特征在于，包括：
直流潮流计算模块，被配置为获取柔性直流输电系统的当前主换流站、当前控制策略及其初值和限值，并采用权利要求1-3任一项所述的方法进行柔性直流输电系统的潮流计算；
电压站潮流计算模块，被配置为在直流潮流迭代收敛后，进行电压站潮流计算，对于定直流电压控制或下垂控制的换流站，由注入各直流节点的有功功率和直流节点电压求解换流站注入交流网络的有功功率和无功功率；
交流潮流计算模块，被配置为获取交流系统的潮流数据，并进行交流潮流计算，更新换流站的电压和功率值，直至满足迭代要求。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-3任一项所述的方法和/或权利要求4-5任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-3任一项所述的方法和/或权利要求4-5任一项所述的方法。
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