CN118157139A - 一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统，基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；联立得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；给定待求变量初值，利用牛顿‑拉夫逊法求解得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果，便于进一步开展全电力电子电力系统稳态分析，研究全电力电子电力系统稳定运行和规划方案。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统。
背景技术
随着新能源发电大规模并网，新型电力系统“双高”特性愈发凸显。随着新能源发电技术不断成熟，部分风光资源富集区域可以不配置同步发电机组，完全由新能源机组向系统提供电力供应，电力系统实现全电力电子化。全电力电子电力系统作为未来电网的重要形态之一，其稳态运行特性与由同步发电机主导的常规电力系统具有显著差异，而潮流计算是电力系统分析的基础。
目前相关研究集中在考虑新能源出力的随机性和间歇性特征、负荷静态特性和三相参数不平衡等因素对潮流结果的影响，以及提出新的潮流求解方法，提高潮流问题求解效率。但针对并网换流器控制对潮流结果的影响研究较少，全电力电子电力系统的潮流计算分析方法亟待研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统，通过建立全电力电子电力系统潮流分析模型，将换流器稳态出力和系统稳态频率作为新增待求变量，进行潮流迭代，得到全电力电子电力系统潮流结果，用于解决全电力电子电力系统稳定运行控制和规划方案设计的技术问题。
本发明采用以下技术方案：
一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，包括以下步骤：
S1、基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；
S2、选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
S3、联立步骤S1和步骤S2得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
S4、给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S3得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果。
优选地，步骤S1中，换流器稳态出力方程具体为：
其中，PC0和QC0分别为并网换流器额定有功和无功出力，Kω和Ku分别为并网换流器有功和无功下垂系数，ω和ω0分别为系统额定频率，U0为与换流器相连节点额定电压。
更优选地，换流器的功率指令值由下垂控制给定，具体如下：
其中，P0，Q0为换流器额定有功和无功功率；Kω，Ku分别为有功和无功下垂系数；ω，ωref分别为交流电网频率及其参考值；U，Uref分别为并网点电压及其参考值。
优选地，步骤S2中，相角参考方程如下：
θ1＝0
其中，θ为节点电压相角，下标为系统节点编号。
优选地，步骤S3中，全电力电子电力系统潮流分析模型如下：
其中，Gij和Bij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，θ为节点电压相角，PCi为节点i所接换流器的有功出力，PC0i为节点i所接换流器的额定有功出力，Kωi和Kui分别为节点i所接换流器的有功和无功下垂系数，ω和ω0分别为系统额定频率，Ui为节点i的电压幅值，Ui0为节点i的额定电压幅值，QCi为节点i所接换流器的无功出力，QC0i为节点i所接换流器的额定无功出力，PLi为节点i所接的有功负荷，Uj为节点j的电压幅值，θij为节点i和第节点j的电压相角差，QLi为节点i所接的无功负荷。
更优选地，系统节点功率方程如下：
其中，Pi和Qi分别为节点i向电力系统注入的有功和无功功率。
优选地，步骤S4具体为：
将步骤S3得到的全电力电子电力系统潮流分析模型改写成修正方程的形式，然后将待求变量以向量形式表达，得到修正方程，通过牛顿拉夫逊法迭代求解，得到全电力电子电力系统潮流结果。
更优选地，修正方程的偏差项为：
其中，上标k代表迭代次数，为节点1电压相角偏差，/>为各换流器有功出力偏差组成的向量，/>为各换流器无功出力偏差组成的向量，ΔP(k)(x)为各节点注入系统有功功率偏差组成的向量，ΔQ(k)(x)为各节点注入系统无功功率偏差组成的向量。
更优选地，待求变量以向量形式表达如下：
x＝[ω PC QC θ U]T
其中，ω分别为系统额定频率，ΔPC为各换流器有功出力组成的向量，ΔQC为各换流器无功出力组成的向量，Δθ为各节点电压相角组成的向量，ΔU为各节点电压幅值组成的向量。
第二方面，本发明实施例提供了一种全电力电子电力系统用潮流计算分析系统，包括：
稳态模块，基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；
方程模块，选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
构建模块，联立稳态模块和方程模块得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
输出模块，给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S3得到的潮流分析模型，。
第三方面，一种芯片，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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上述全电力电子电力系统用潮流计算分析方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括计算机程序，所述计算机程序被电子设备执行时实现上述全电力电子电力系统用潮流计算分析方法的步骤。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，由步骤S1和S2中分别得到的换流器稳态出力方程和参考相角方程，在步骤S3中作为基础，与系统节点功率方程联立，得到全电力电子电力系统潮流分析模型。步骤S4中利用牛顿-拉夫逊法对步骤S3中得到的全电力电子电力系统潮流分析模型进行求解，得到系统潮流结果。
进一步的，基于构网型和跟网型换流器的控制方程，分别推导构网型控制模式和跟网型控制模式下的换流器出力方程，进而得到统一的换流器稳态出力模型，以便建立全电力电子电力系统潮流分析模型。故需要推导统一的换流器稳态出力模型。。
进一步的，设置电压相角参考节点，保持该节点电压相角在潮流迭代中不变。将其作为系统潮流计算结束后各节点电压相角更新依据，以便进行全电力电子电力系统潮流分析。不失一般性地令节点1为电压相角参考节点，令其相角为0。故需要设置电压相角参考节点，得到相角参考方程。
进一步的，通过分析得到的全电力电子电力系统潮流分析模型，系统稳态频率可能会发生偏移，进而导致换流器稳态出力发生改变，故将换流器稳态出力和系统稳态频率作为新增待求变量参与系统潮流迭代。
进一步的，节点功率方程描述系统各个节点注入电力系统的有功和无功功率，能较好的描述电力系统内有功和无功功率分布情况。故需要将节点功率方程引入全电力电子电力系统潮流分析模型中。
进一步的，将步骤S3得到的全电力电子电力系统潮流分析模型改写成修正方程的形式，然后将待求变量以向量形式表达，得到修正方程，通过牛顿拉夫逊法迭代求解，得出系统潮流结果，以便了解全电力电子电力系统运行状态。。
可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明方法理论清晰，给出了全电力电子电力系统潮流分析模型，有效计算全电力电子电力系统潮流。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为测试系统拓扑示意图；
图3为测试系统稳态频率变化曲线；
图4为测试系统中各换流器稳态出力变化曲线；
图5为本发明一实施例提供的计算机设备的示意图；
图6为本发明根据一实施例提供的一种芯片的框图。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
全电力电子电力系统是一个重要的电网形态，而潮流计算是分析一个电力系统运行状态的基础，通过全电力电子电力系统潮流计算能够得到系统各节点电压幅值和相角，系统功率分布和网损情况，便于后续开展系统规划调度。
本发明提供了一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，首先基于跟网型和构网型控制方程，推导了统一的换流器稳态出力方程。同时考虑全电力电子电力系统潮流问题中不存在平衡节点，故需要固定任一节点电压相角作为参考相角。不失一般性地，令节点1的电压相角为0，得到相角参考方程。在此基础上，将节点功率方程、换流器稳态出力方程和相角参考方程联立，建立全电力电子电力系统潮流分析模型。给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解潮流分析模型；适用于全电力电子电力系统的潮流分析。
本发明一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，包括以下步骤：
S1、基于跟网型和构网型换流器控制方程，推导统一的换流器稳态出力方程；
跟网型控制模式下，换流器功率控制环为：
其中，分别为换流器d轴和q轴电流指令值；P，Q分别为换流器有功和无功功率输出；Pref，Qref分别为换流器有功和无功功率输出指令值；/> 为PI控制器的比例调节系数和积分调节系数。
通常，换流器的功率指令值由下垂控制给定，来向系统提供频率和电压支撑；故跟网型换流器采用下垂控制的功率指令值如下所示：
其中，P0，Q0为换流器额定有功和无功功率；Kω，Ku分别为有功和无功下垂系数；ω，ωref分别为交流电网频率及其参考值；U，Uref分别为并网点电压及其参考值。
构网型控制模式下，虚拟同步机控制策略动态方程如下：
其中，D为阻尼系数；J为虚拟旋转惯量；Ku为单位电压变化对应的无功功率调整值；E为并网换流器电动势；Tm和Te分别为机械转矩和电磁转矩；Pm和Pe分别为机械功率和电磁功率。
稳态下则有：
综上分析，统一的换流器稳态出力方程可由下式描述：
其中，PC0和QC0分别为并网换流器额定有功和无功出力；Kω和Ku分别为并网换流器有功和无功下垂系数；ω和ω0分别为系统额定频率；U0为与换流器相连节点额定电压。
S2、选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
选取电压相角参考，不失一般性地，令节点1的电压相角为0，则相角参考方程由下式描述：
θ1＝0 (6)
其中，θ为节点电压相角，下标为系统节点编号。
S3、联立步骤S1和步骤S2得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
系统节点功率方程如下：
将节点功率方程、换流器稳态出力方程和相角参考方程联立，建立全电力电子电力系统潮流分析模型。
联立换流器稳态出力方程、相角参考方程和节点功率方程，全电力电子电力系统潮流分析模型由下式描述：
其中，Gij和Bij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳。
S4、给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S3得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果，便于进一步开展全电力电子电力系统稳态分析，研究全电力电子电力系统稳定运行和规划方案。
根据步骤S3得到的全电力电子电力系统潮流分析模型，给定待求变量初值，求解潮流分析模型。
将潮流分析模型改写成修正方程的形式：
进一步的，为了方便表述，将待求变量以向量形式表达，如下式所示：
x＝[ω PC QC θ U]T (10)
其中，
PC＝[PC1,PC2,…,PCn]T
QC＝[QC1,QC2,…,QCn]T
θ＝[θ1,θ2,…,θn]T
U＝[U1,U2,…,Un]T
则修正方程写为：
b(k)＝-J(k)Δx(k) (11)
其中，上标k代表迭代次数。
通过牛顿拉夫逊法迭代求解，得到全电力电子电力系统潮流结果。
本发明再一个实施例中，提供一种全电力电子电力系统用潮流计算分析系统，该系统能够用于实现上述全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，具体的，该全电力电子电力系统用潮流计算分析系统包括稳态模块、方程模块、构建模块以及输出模块。
其中，稳态模块，基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；
方程模块，选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
构建模块，联立稳态模块和方程模块得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
输出模块，给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S3得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果。
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于全电力电子电力系统用潮流计算分析方法的操作，包括：
基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；联立得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果。
请参阅图5，终端设备为计算机设备，该实施例的计算机设备60包括：处理器61、存储器62以及存储在存储器62中并可在处理器61上运行的计算机程序63，该计算机程序63被处理器61执行时实现实施例中的储层改造井筒中流体组成计算方法，为避免重复，此处不一一赘述。或者，该计算机程序63被处理器61执行时实现实施例全电力电子电力系统用潮流计算分析系统中各模型/单元的功能，为避免重复，此处不一一赘述。
计算机设备60可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备60可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是计算机设备60的示例，并不构成对计算机设备60的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器61可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、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62可以是计算机设备60的内部存储单元，例如计算机设备60的硬盘或内存。存储器62也可以是计算机设备60的外部存储设备，例如计算机设备60上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
进一步地，存储器62还可以既包括计算机设备60的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器62用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其它程序和数据。存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
请参阅图6，终端设备为芯片，该实施例的芯片600包括处理器622，其数量可以为一个或多个，以及存储器632，用于存储可由处理器622执行的计算机程序。存储器632中存储的计算机程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理器622可以被配置为执行该计算机程序，以执行上述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法。
另外，芯片600还可以包括电源组件626和通信组件650，该电源组件626可以被配置为执行芯片600的电源管理，该通信组件650可以被配置为实现芯片600的通信，例如，有线或无线通信。此外，该芯片600还可以包括输入/输出接口658。芯片600可以操作基于存储在存储器632的操作系统。
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(Non-VolatileMemory)，例如至少一个磁盘存储器。
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关全电力电子电力系统用潮流计算分析方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：
基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；联立得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果。
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。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
请参阅表1，表1为测试系统的相关参数。
表1
请参阅图2，图2为测试系统的拓扑结构。
请参阅表2，为所选测试系统的潮流结果：
表2
表2能够看出系统频率偏离额定值，各换流器稳态出力偏离额定值，节点电压幅值保持在额定值附近，节点电压相角保持在参考相角值附近。改变系统有功负荷，稳态频率变化曲线如图3所示，各换流器稳态有功出力变化曲线如图4所示。
综上所述，本发明一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统，基于跟网型和构网型换流器控制方程，推导统一的换流器稳态出力方程；选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；联立换流器稳态出力方程、相角参考方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解潮流分析模型。本方法建立全电力电子电力系统潮流分析模型，将换流器稳态出力和系统稳态频率作为新增待求变量，进行潮流迭代，能有效进行全电力电子电力系统潮流分析计算。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，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发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；
S2、选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
S3、联立步骤S1和步骤S2得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
S4、给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S3得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果。
2.根据权利要求1所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，步骤S1中，换流器稳态出力方程具体为：
其中，PC0和QC0分别为并网换流器额定有功和无功出力，Kω和Ku分别为并网换流器有功和无功下垂系数，ω和ω0分别为系统额定频率，U0为与换流器相连节点额定电压。
3.根据权利要求2所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，换流器的功率指令值由下垂控制给定，具体如下：
其中，P0，Q0为换流器额定有功和无功功率；Kω，Ku分别为有功和无功下垂系数；ω，ωref分别为交流电网频率及其参考值；U，Uref分别为并网点电压及其参考值。
4.根据权利要求1所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，步骤S2中，相角参考方程如下：
θ1＝0
其中，θ为节点电压相角，下标为系统节点编号。
5.根据权利要求1所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，步骤S3中，全电力电子电力系统潮流分析模型如下：
其中，Gij和Bij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，θ为节点电压相角，PCi为节点i所接换流器的有功出力，PC0i为节点i所接换流器的额定有功出力，Kωi和Kui分别为节点i所接换流器的有功和无功下垂系数，ω和ω0分别为系统额定频率，Ui为节点i的电压幅值，Ui0为节点i的额定电压幅值，QCi为节点i所接换流器的无功出力，QC0i为节点i所接换流器的额定无功出力，PLi为节点i所接的有功负荷，Uj为节点j的电压幅值，θij为节点i和第节点j的电压相角差，QLi为节点i所接的无功负荷。
6.根据权利要求5所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，系统节点功率方程如下：
其中，Pi和Qi分别为节点i向电力系统注入的有功和无功功率。
7.根据权利要求1所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，步骤S4具体为：
将步骤S3得到的全电力电子电力系统潮流分析模型改写成修正方程的形式，然后将待求变量以向量形式表达，得到修正方程，通过牛顿拉夫逊法迭代求解，得到全电力电子电力系统潮流结果。
8.根据权利要求7所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，修正方程的偏差项为：
其中，上标k代表迭代次数，为节点1电压相角偏差，/>为各换流器有功出力偏差组成的向量，/>为各换流器无功出力偏差组成的向量，ΔP(k)(x)为各节点注入系统有功功率偏差组成的向量，ΔQ(k)(x)为各节点注入系统无功功率偏差组成的向量。
9.根据权利要求7所述的全电力电子电力系统用潮流计算分析方法，其特征在于，待求变量以向量形式表达如下：
x＝[ω PC QC θ U]T
其中，ω分别为系统额定频率，ΔPC为各换流器有功出力组成的向量，ΔQC为各换流器无功出力组成的向量，Δθ为各节点电压相角组成的向量，ΔU为各节点电压幅值组成的向量。
10.一种全电力电子电力系统用潮流计算分析系统，其特征在于，包括：
稳态模块，基于跟网型和构网型换流器控制方程确定统一的换流器稳态出力方程；
方程模块，选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；
构建模块，联立稳态模块和方程模块得到的方程与系统节点功率方程，建立全电力电子电力系统潮流分析模型；
输出模块，给定待求变量初值，利用牛顿-拉夫逊法求解构建模块得到的潮流分析模型，得到全电力电子电力系统潮流结果，便于进一步开展全电力电子电力系统稳态分析，研究全电力电子电力系统稳定运行和规划方案。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118157139A true CN118157139A (zh) | 2024-06-07 |
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