1.一种电力系统潮流计算方法,其特征在于,它包括电力系统参数矩阵的形成,电力系统参数矩阵的修改,节点导纳矩阵的形成,建立潮流方程,雅各比矩阵的形成及求解,计算的电源功率是否越限判定及处理,潮流分布计算,具体包括以下步骤:
1)电力系统参数矩阵的形成
电力系统参数矩阵分别是支路参数矩阵,节点参数矩阵,节点配置矩阵,交流-直流变换器参数矩阵,直流-直流变换器参数矩阵;
①支路参数矩阵B1
B1(l,1)是支路首端节点号,其中,l∈[1,L];L是支路数,L∈[2,9999];
B1(l,2)是支路末端节点号;
B1(l,3)是支路的阻抗大小,含变换器的支路先赋999999,通过计算给其赋值;
B1(l,4)是直流-直流变换器标志,含直流-直流变换器的支路赋1,没有赋0;
B1(l,5)是变压器和直流-直流变换器的变比,为大于1的值,支路变比赋1,含直流-直流变换器的赋0,通过计算给其赋值;
B1(l,6)是折算标志,支路的首端在高压侧赋1,否则赋0;
B1(l,7)是交流支路对地电容值大小;
B1(l,8)是支路类型;直流支路赋1,交流支路赋2,交流-直流变换器支路赋3;
②节点参数矩阵B2
B2(i,1)是电源,发电设备输出的功率,正值,未知的赋0,其中,i∈[1,N];N是节点数,N∈[2,9999];
B2(i,2)是负荷,用电设备消耗的功率,正值,未知的赋0;
B2(i,3)是电压等级,潮流计算电压初值;
B2(i,4)是给定值,当该节点是直流定电流节点时,赋注入电流给定值,当该节点是交流PV节点时,赋电压给定值,其他均赋0;
B2(i,5)是节点接无功补偿设备的容量大小;
B2(i,6)是节点分类,定电压节点赋1,定功率节点赋2,定电流节点赋3,平衡节点赋4,PQ节点赋5,PV节点赋6;
B2(i,7)是上限值,当该节点是直流节点时,赋直流发电设备输出有功功率的上限值,当该节点是交流节点时,赋交流发电设备输出无功功率上限值;
B2(i,8)是下限值,当该节点是直流节点时,赋直流发电设备输出有功功率的下限值,当该节点是交流节点时,赋交流发电设备输出无功功率上限值;
③节点配置矩阵B3
当i节点是直流节点时,B3(i,j)赋1,其中,j∈[1,N]且j=i;
当i节点是交流节点时,B3(i,j)赋0;其中,j=i;
当i,j支路之间有直流-交流变换器且i节点在直流侧,B3(i,j)赋1,其中,j≠i;
其他赋0;
④交流-直流变换器参数矩阵A1
当B3(i,j)为1时;
A1(i,1)是交流-直流变换器模型中的开关损耗参数a;
A1(i,2)是交流-直流变换器模型中的开关损耗参数b;
A1(i,3)是交流-直流变换器模型中的开关损耗参数c;
A1(i,4)是交流-直流变换器模型中换流变压器和换流电抗器组合一起的等效阻抗ZC;
A1(i,5)是交流-直流变换器模型中的直流电压利用率μ,采用正弦波脉宽调制时是采用空间矢量脉宽调制时是1;
其他赋0;
⑤直流-直流变换器参数矩阵A2
当B1(l,4)为1时;
A2(l,1)是直流-直流变换器模型中电力场效应管的导通电阻RS;
A2(l,2)是直流-直流变换器模型中二极管导通电阻RD;
A2(l,3)是直流-直流变换器模型中电感线圈的电感电阻RL;
A2(l,4)是直流-直流变换器模型中二极管正向导通压降UD;
A2(l,5)是直流-直流变换器模型中绝缘栅双极型晶体管饱和压降UQ;
A2(l,6)是直流-直流变换器模型中正激变换器和全桥板换器的一次绕组电阻RT1;
A2(l,7)是直流-直流变换器模型中正激变换器和全桥板换器的二次绕组电阻RT2;
A2(l,8)是直流-直流变换器模型中隔离变压器或全桥变换器的变比n;
A2(l,9)是直流-直流变换器控制方式,不调压控制赋占空比,调压控制赋0;
A2(l,10)是直流-直流变换器模型分类,降压变换器赋1,升压变换器赋2,降压-升压变换器赋3,反激变换器赋4,正激变换器赋5,全桥变换器赋6;
A2(l,11)是直流-直流变换器模型中的子模块数m;
2)电力系统参数矩阵的修改
①电源或负荷参数的修改
针对直流配电网中接交流电源或交流负荷的节点,通过交流-直流变换器建立的数学模型公式(1~4)进行参数计算;
公式(1)中:PS是交流侧有功功率,QS是交流侧无功功率,US是交流侧电压幅值,δS是交流侧电压相角,Ud是直流侧电压,M是脉宽调制比,M∈(0,1],GC是换流变压器和换流电抗器结合一起的等效电导,BC是换流变压器和换流电抗器结合一起的等效电纳,δC是经过换流变压器后的电压相角;
公式(2)中:PC是交流侧经换流变压器后的有功功率,QC是交流侧经换流变压器后的无功功率,UC是交流侧经换流变压器后的电压幅值;
公式(3)中:Ploss是交流-直流变换器有功损耗,IC是交流侧经换流变压器后的电流;
Pd=PC-Ploss (4)公式(4)中:Pd是直流侧有功功率;
②阻抗和变比参数的修改
针对直流配电网中含有直流-直流变换器的支路,通过直流-直流变换器建立的数学模型公式(5~13)进行参数计算;
公式(5)中:yij、yi0、yj0是π型等效电路导纳,M(D)是变换器统一模型的变比,RE是变换器等效电阻;
公式(6)中:J是直流-直流变换器末端节点号,PJ是J节点传输有功功率,Pj是J节点电源和负荷的有功功率代数和,UJ是J节点的电压幅值,除了直流-直流变换器首端节点外,设其余与J节点相连的另一端节点为x=1,2,…,k,Ux为与J节点相连节点的电压幅值,RJx是J x支路的电阻,IJ是直流-直流变换器流过的电流;
公式(7~12)依次是降压变换器、升压变换器、降压-升压变换器、反激变换器、正激变换器及全桥变换器的数学模型;其中,D是直流-直流变换器的占空比,D∈(0,1),UE是直流-直流变换器π型等效电路中的电压降落;
对于直流-直流变换器支路而言,其两端节点注入电流要做相应的修正:公式(13)中:Ii为修正后的首端电流值,Ij为修正后的末端电流值;I`i为修正前的首端电流值,I`j为修正前的末端电流值;
3)节点导纳矩阵的形成
根据节点导纳矩阵的物理意义,自导纳为与节点关联的支路导纳之和,互导纳为两节点间支路的支路导纳的相反数;
4)建立潮流方程
建立交流和直流通用潮流计算的数学模型:
公式(14)中:Pi是i节点注入有功功率,Qi是i节点注入无功功率, 是i节点电压向量,是节点导纳矩阵元素, 是j节点电压向量;
5)雅各比矩阵的形成及求解
基于牛顿-拉夫逊法的基本思想,将潮流方程线性化形成线性方程组,建立雅各比矩阵,通过高斯消元法进行求解修正值;
6)计算的电源功率是否越限判定及处理
当牛顿-拉夫逊法的迭代修正值满足精度,考虑电源功率是否越限;若电源功率越限,则交流PV节点的无功功率越限则转换为PQ节点,直流定电压节点有功功率越限则转换为定功率节点;
涉及的直流节点具体分类如下:
①定电压节点:通过直流-直流变换器保持供电电压恒定的负载节点,实现升降压功能的直流-直流变换器采取调压控制的出口侧节点,采取定电压控制交流-直流变换器的交流主网及分布式电源的节点;
②定功率节点:直接接入直流配电网的负载节点,实现升降压功能的直流-直流变换器采取不调压出口侧节点,采取定功率控制交流-直流变换器的固定有功功率电源的节点;
③定电流节点:采取定电流控制直流-直流变换器的有功功率有限的直流电源的节点;
7)潮流分布计算
由电功率公式计算线路功率及功率损耗。