一种全电力电子电力系统用潮流计算分析方法及系统与流程

本发明属于电力，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：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、本发明采用以下技术方案：

3、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：

4、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；

5、s2、选取节点1作为相角参考节点，得到参考相角方程；

6、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；

7、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。

8、优选地，步骤s1中，换流器稳态出力方程具体为：

9、

10、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。

11、更优选地，换流器的功率指令值由下垂控制给定，具体如下：

12、

13、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。

14、优选地，步骤s2中，相角参考方程如下：

15、θ1＝0

16、其中，θ为节点电压相角，下标为系统节点编号。

17、优选地，步骤s3中，全电力电子电力系统潮流分析模型如下：

18、

19、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。

20、更优选地，系统节点功率方程如下：

21、

22、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。

23、优选地，步骤s4具体为：

24、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。

25、更优选地，修正方程的偏差项为：

26、

27、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。

28、更优选地，待求变量以向量形式表达如下：

29、x＝[ω pc qc θ u]t

30、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。

31、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：

32、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；

33、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；

34、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；

35、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，。

36、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。

37、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。

38、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

39、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。

40、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。。

41、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。

42、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。

43、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。

44、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。。

45、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。

46、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。

47、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。