计及VSC型装置的电压驱动潮流样本生成方法及系统与流程

本发明涉及电力潮流计算，尤其涉及一种计及vsc型装置的电压驱动潮流样本生成方法及系统。

背景技术：

1、电压源型换流器(voltage source converter，vsc)在技术实现时基于可关断全控型器件gto、igbt、igct等，被认为是第二代和第三代facts装置。随着全控型电力电子器件在容量、开断频率和损耗等方面的进一步完善，已经能够达到商用的要求。

2、电压源型换流器常应用于新型电力系统，新型电力系统与传统的纯交流电网相比，在正在形成的新型电力系统中，一方面新能源广泛接入，另一方面电网侧也因接入越来越多的电力电子装备而呈现出所谓“电力电子化”的趋势，其中vsc型电力电子装备占新增的主流。同时，因新能源往往具有随机性、间歇性等不确定性，直接接入电网将对电力电量平衡带来额外难度，因此，常通过vsc型换流器接入电网。从潮流计算的角度，大量基于vsc型换流器的主体在电网中出现，为相对“被动”的纯交流潮流带来了明确的可控因素，为以新能源为主体的新型电力系统的高水平安全稳定运行创造了必要条件。而正在发展的新型电力系统整体呈现电力电子化的趋势，其中vsc型设备占据主流。同时新能源的随机性、间歇性等不确定性，使其接入愈发依赖众多vsc型换流器来平衡电量并稳定电网。

3、随着新型电力系统建设目标的明确，利用人工智能方法改进电力系统的规划、建设和运行的需求日益迫切。很多研究者侧重人工智能方法和技术在电网的应用，对于数据关注的焦点是如何使用，往往默认在开展相关研究时所需数据均能充分获取。事实上，人工智能方法往往依赖覆盖性好的样本集合，为使其在电力领域得以深入应用，如何获得覆盖性良好的海量样本集合，就成为一个需要解决的重要问题。

4、目前，以电压驱动潮流样本生成方法的目前发展现状来看，对于传统电网拓扑有良好可用性，但对于电力电子设备占比愈高的新型电力系统有明显局限性，特别是明显缺乏对新型电力系统高比例vsc型换流器接入这一特征的考虑，适用范围较小，从而容易导致电网运行不平衡。

技术实现思路

1、本发明提供了一种计及vsc型装置的电压驱动潮流样本生成方法及系统，解决了目前的电压驱动潮流样本生成方法缺乏对新型电力系统高比例vsc型换流器接入这一特征的考虑，适用范围较小，从而容易导致电网运行不平衡的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种计及vsc型装置的电压驱动潮流样本生成方法，应用统一潮流控制器，所述统一潮流控制器包括并联vsc换流器支路和串联vsc换流器支路，所述并联vsc换流器支路与所述串联vsc换流器支路通过公共侧的直流进行耦合；本方法包括以下步骤：

3、将所述统一潮流控制器进行等效处理，得到戴维南等价电路；

4、初始化所述戴维南等价电路的戴维南等效电压的幅值和相角；

5、构建所述统一潮流控制器的有功功率约束和处理节点约束并求解，基于求解结果更新戴维南等效电压的幅值和相角；

6、利用更新后的戴维南等效电压生成潮流样本。

7、可选地，将所述统一潮流控制器进行等效处理，得到戴维南等价电路的步骤具体包括：

8、将所述并联vsc换流器支路通过戴维南等效为并联戴维南等价电路，所述并联戴维南等价电路包括第一电压源和第一电阻，所述第一电压源的一端接地，所述第一电压源的另一端与所述第一电阻串联；

9、基于所述并联戴维南等价电路构建相应的第一支路等效导纳为：

10、ysh＝gsh+jbsh

11、式中，ysh表示第一支路等效导纳，gsh表示第一支路等效导纳的实部，j表示虚部单位，bsh表示第一支路等效导纳的虚部；

12、通过所述第一支路等效导纳计算所述并联戴维南等价电路中的节点注入功率分别为：

13、

14、式中，psh、qsh分别为节点注入有功功率和节点注入无功功率，vi2为节点i电压相量模的平方，vi为节点i电压相量模，vsh为第一电压源的内部电势，θi为电压相量vi的相位，θsh为第一电压源的内部电势的相位；

15、将所述串联vsc换流器支路通过戴维南等效为串联戴维南等价电路，所述串联戴维南等价电路包括第二电压源和第二电阻，所述第二电压源与所述第二电阻串联；

16、基于所述串联戴维南等价电路构建相应的第二支路等效导纳为：

17、yse＝gse+jbse

18、式中，yse表示第二支路等效导纳，gse表示第二支路等效导纳的实部，bse表示第二支路等效导纳的虚部；

19、通过所述第二支路等效导纳计算所述串联戴维南等价电路中的节点注入功率为：

20、

21、式中，pji、qji分别表示支路ji的注入有功功率和注入无功功率，ji表示支路索引，为节点j电压相量模的平方，vj为节点j电压相量模，θj为节点j电压相量模的相位，vse为第二电压源的内部电势，θse为第二电压源的内部电势的相位；

22、将所述并联戴维南等价电路和所述串联戴维南等价电路连接于同一支路上，并将所述并联戴维南等价电路和所述串联戴维南等价电路通过直流连接耦合，构成戴维南等价电路。

23、可选地，构建所述统一潮流控制器的有功功率约束和处理节点约束并求解，基于求解结果更新戴维南等效电压的幅值和相角的步骤具体包括：

24、设所述并联vsc换流器支路与所述串联vsc换流器支路之间的直流连接上的功率损耗为零，并构建相应的有功功率约束为：

25、

26、式中，re表示取实部，为第一电压源的内部电势，为第一电压源的电流相量的共轭，为第二电压源的内部电势，为第二电压源的电流相量的共轭；

27、基于支路等效导纳将上式进行表述得到：

28、

29、基于所述统一潮流控制器的预设控制模式构建处理节点约束，其中，所述预设控制模式包括节点电压幅值恒定以及节点j流向节点i的有功潮流和无功潮流均受控，所述处理节点约束包括：

30、1)控制节点i电压幅值恒定约束为：

31、visp-vi＝0

32、式中，visp为节点i被整定的电压幅值；

33、2)控制节点j流向节点i的有功潮流恒定约束为：

34、

35、-vjvse[gsecos(θj-θse)+bsesin(θj-θse)]＝0

36、式中，为支路ji被整定的有功功率；

37、3)控制节点j流向节点i的无功潮流恒定约束为：

38、

39、-vjvse[gsesin(θj-θse)-bsecos(θj-θse)]＝0

40、式中，为支路ji被整定的无功功率；

41、基于牛顿-拉夫逊法对所述处理节点约束进行求解，得到戴维南等价电路中的戴维南等效电压的幅值和相角的修正值，利用戴维南等价电路中的戴维南等效电压的幅值和相角的修正值更新戴维南等效电压的幅值和相角。

42、可选地，所述统一潮流控制器的预设控制模式还包括节点j流向节点i的有功潮流受控以及两节点电压幅值不变，则所述处理节点约束还包括：

43、vi-vj＝0。

44、可选地，所述统一潮流控制器的预设控制模式还包括控制串联换流器支路的内部电势恒定，则所述处理节点约束还包括：

45、

46、式中，为被整定后的第二电压源的内部电势，为被整定后的第二电压源的内部电势的相位。

47、可选地，利用更新后的戴维南等效电压生成潮流样本的步骤之后，还包括：

48、利用潮流样本进行潮流计算，得到潮流计算结果；

49、基于潮流计算结果代入到统一潮流控制器中，得到统一潮流控制器的控制参数；

50、判断所述统一潮流控制器的控制参数是否符合预设的参数精度，若判断不符合，则转至初始化所述戴维南等价电路的戴维南等效电压的幅值和相角的步骤，直至所述统一潮流控制器的控制参数符合预设的参数精度，输出对应的潮流样本。

51、第二方面，本发明还提供了一种计及vsc型装置的电压驱动潮流样本生成系统，应用统一潮流控制器，所述统一潮流控制器包括并联vsc换流器支路和串联vsc换流器支路，所述并联vsc换流器支路与所述串联vsc换流器支路通过公共侧的直流进行耦合；本系统包括：

52、电路等效模块，用于将所述统一潮流控制器进行等效处理，得到戴维南等价电路；

53、电压初始化模块，用于初始化所述戴维南等价电路的戴维南等效电压的幅值和相角；

54、电压更新模块，用于构建所述统一潮流控制器的有功功率约束和处理节点约束并求解，基于求解结果更新戴维南等效电压的幅值和相角；

55、潮流样本生成模块，用于利用更新后的戴维南等效电压生成潮流样本。

56、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令，其中，所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现如上述的方法。

57、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

58、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

59、本发明通过将统一潮流控制器进行等效处理，得到戴维南等价电路，充分利用了vsc型换流器的通用性，再构建统一潮流控制器的有功功率约束和处理节点约束，保障了对于各种vsc型电力电子设备接入计算的可行性，还通过约束更新戴维南等效电压的幅值和相角，通过更新后的戴维南等效电压生成潮流样本，从而充分考虑了对新型电力系统高比例vsc型换流器接入这一特征，提高了潮流样本生成框架的通用性，扩大了其适用范围，保障了电网运行平衡。