技术特征：
1.一种交直流混合配电网统一潮流模型，其特征在于：s1、电力电子变换器稳态模型s1.1、vsc变流器稳态模型根据pwm原理，交流侧电压和直流侧电压关系是：式中：μ表示直流电压利用率，m为脉宽调制比，则交流电压基准值和直流电压基准值的关系是：式(1)结合式(2)可得出以下关系：v
n
＝mv
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：η
c
是变流器效率，则变流器两侧的功率关系为：p
nk
＝p
d
/η
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)在主从控制下，vsc交流侧的无功功率由变流器的功率因数角来确定：下垂控制时，vsc处于逆变状态时，则无功功率表示为：q
nk
＝(v
max-v
n
)/λ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)λ＝(v
max-v
min
)/q
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：v
max
表示变流器电压上限，v
min
表示电压下限，λ表示变流器的无功下垂增益，q
max
表示变流器支持的无功功率上限；s1.2、dc/dc变换器稳态模型找出与m节点相连的节点1,2,3,4
……
,h，利用第k次迭代的电压得到支路功率如下：式中：r
mx
表示支路电阻；p
m
表示m节点所带负荷；n、m支路流过的电流表示为：结合m点电压以及dc/dc变换器参数求得第k+1次迭代变换器占空比以及等效参数，(1)占空比buck型dc/dc变换器：buck-boost型dc/dc变换器：
(2)变压器参数：buck型dc/dc变换器：buck-boost型dc/dc变换器：式中：n为变换器模型中的子模块数；d为占空比；u
d
，r
d
分别二极管的正向导通压降和导通电阻；r
l
为电感线圈的电感电阻；r
s
为mosfet的导通电阻；m(d)为变换器模型的变比；r
e
为变换器电路中的等效电阻和；u
e
为等效电路中的电压降落；dc/dc变换器π型等效支路导纳表示为：考虑变压器支路线路电阻经过星-三角变换，最终可等效为π型支路，三条支路导纳：由于变压器支路上有u
e
的电压降落，因此对其支路注入电流还需要进行相应的修正，i
n
、i
m
为修正前后的节点注入电流：s2、基于节点-支路矩阵的交直流混合配电网统一潮流模型s2.1建立二进制节点-支路矩阵
(1)节点类型矩阵w：(2)支路连接矩阵h：(3)连接线型矩阵j：(4)判断矩阵t：(5)方向矩阵l：式(22)中：dc/dc变压器建模方向和与其连接的线路电阻位置有关，dc/dc变压器建模的首端为与线路电阻连接的一侧；s2.2、建立交直流混合配电网支路潮流方程交直流混合配电网的支路结构划分为9种场景：(1)场景1：两个交流节点之间以交流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：(2)场景2：两个直流节点之间以直流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：(3)场景3：交流节点通过vsc经直流线路连接直流节点，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：
式中：a1、b1分别表示变流器处于整流状态还是逆变状态，a1、b1表达式如下：(4)场景4：直流节点经直流线路通过vsc连接交流节点，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：(5)场景5：交流节点经交流线路通过vsc连接直流节点，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：(6)场景6：直流节点通过vsc经交流线路连接交流节点，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：(7)场景7：两个交流节点通过两个vsc经直流线路连接，其支路潮流方程为：二进制节点-支路矩阵形式如下：式中：a2、b2表示变流器处于整流状态还是逆变状态，a2、b2表达式如下：(8)场景8：两个不同电压等级的直流节点通过dc/dc经直流线路连接，且注入功率方向与dc/dc变压器建模方向相同时，其支路潮流方程为：p
nm
＝v
n
(v
n
g'2+(v
n-v
m
)g
′1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(39)二进制节点-支路矩阵形式如下：(9)场景9：两个不同电压等级的直流节点通过dc/dc经直流线路连接，且注入功率方向与dc/dc变压器建模方向相反时，其支路潮流方程为：p
nm
＝v
n
(v
n
g'3+(v
n-v
m
)g
′1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(41)二进制节点-支路矩阵形式如下：
s3、交直流配电网潮流计算s3.1、目标函数目标函数是电压的修正量均要满足小于所设定的精度：式中：δv、δθ分别表示电压幅值的修正量和电压相角的修正量加；||
·
||
∞
表示无穷范数，即取电压修正量的绝对值的最大值；epilson表示收敛精度；s3.2、约束条件(1)矩阵二进制变量的整数约束：(2)支路功率平衡约束：对于有变压器支路的定有功功率控制节点，有功不平衡量还需加上下式：δp＝p
g-ui
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(46)式(45)、式(46)中：nb表示系统总节点数；表示节点注入的有功功率；表示节点计算注入的有功功率；表示节点注入的无功功率；表示节点计算注入的无功功率；p
g
表示定有功功率控制节点的有功功率值；式中：表示交流节点电源的有功功率；表示交流节点负荷的有功功率；表示直流节点电源的有功功率；表示直流节点负荷的有功功率；表示交流节点电源的无功功率；表示交流节点负荷的无功功率；s3.3、雅可比矩阵及修正方程(1)主从控制主从控制方式下系统的状态空间方程表示为：
(2)下垂控制对其功率加以约束式中：表示直流电源有功功率下垂增益；表示交流电源有功功率下垂增益；表示交流电源无功功率下垂增益；v
max
表示电压最大值；f
max
表示频率最大值；对于交流电源有功功率约束需要进行归一化处理：其中：下垂控制时，有功功率不平衡量、无功功率不平衡量中对直流电源有功功率、交流电源的有功功率、交流电源的无功功率、vsc逆变侧无功功率的位置按照式(6)、式(49)和式(50)进行修改。与主从控制不同的是，下垂控制需要设置一个电压相角参考节点，电压相角及其对应的无功功率为0；s3.4算法流程(1)输入网络参数以及控制类型；(2)设置电压初始值，并规定dc/dc变换器的正方向；(3)由线路参数以及变换器的参数形成网络的节点导纳矩阵；(4)分别结合交直流潮流计算模型、功率不平衡方程计算出线路传输功率及功率的不平衡量；(5)对节点类型进行分类，计算雅克比矩阵的各个元素形成雅克比矩阵；(6)如果是主从控制，由修正方程求电压修正量修正电压；如果是下垂控制，对应修改
交流电源的有功功率、交流电源的无功功率、直流电源的有功功率及vsc逆变时注入的无功功率，及其对应的雅克比矩阵的元素，由修正方程求修正量修正电压；(7)如果修正量满足迭代的精度，则进行下一步的判断；如果不满足精度要求，则需要进行下一次迭代直到电压修正量满足精度要求为止；(8)判断是否满足功率约束，如果不满足则进行数据的更新重新计算，如果满足则程序结束。
技术总结
一种交直流混合配电网统一潮流模型，属于交直流混合配电网技术领域。本发明的目的是对交直流混合配电网的稳态运行分析，相应运行模式和控制方式设计，以及相关继电保护装置配置和整定的重要前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛的交直流混合配电网统一潮流模型。本发明的过程是：电力电子变换器稳态模型，基于节点-支路矩阵的交直流混合配电网统一潮流模型，交直流配电网潮流计算，判断是否满足功率约束，如果不满足则进行数据的更新重新计算，如果满足则程序结束。本发明计算速度快、计算效率高、适用性强、应用效果佳的交直流混合配电网统一潮流模型。电网统一潮流模型。
技术研发人员：成龙 李国庆 赵妍辉 王振浩 金国彬
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/11/25