含LCC-VSC串并联的混合直流潮流计算方法及系统

本发明属于电网，尤其涉及含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、在能源的使用过程中，可再生能源的高效利用发挥着至关重要的作用，由于能源资源与负荷中心逆向分布特征十分显著，风电、水电和光伏等可再生能源发电基地大多建设于偏远地区，需要利用远距离高压直流输电系统进行电能输送，从而实现电网大范围能源资源的配置；高压直流输电系统具有输送容量大、损耗低等优点，随着可再生能源在能源结构中占比的提高，将在能源输送方面发挥更大的作用。

3、根据换流器类别的不同，高压直流输电系统可以分为基于电网换相换流器的直流输电系统(line commutated converter-based high voltage direct current,lcc-hvdc)和基于电压源换流器的直流输电系统(voltage source converter-based highvoltage direct current,vsc-hvdc)；lcc-hvdc具有输送容量大、成本低等优点，是一种非常成熟的技术，但其在运行时需要消耗大量无功功率且容易发生换相失败；vsc-hvdc可以实现有功无功的独立控制，没有换相失败的风险且不需要无功补偿，但存在成本高、运行损耗大的缺点；混合直流输电系统，充分利用两种高压直流电技术的优势，成为未来直流电网的主要表现形式。

4、混合直流输电系统中不同换流器间的影响机理复杂，为了保证含混合直流输电系统的安全稳定运行，需要对其特性展开分析；而潮流计算是电力系统安全稳定分析的基础，因此研究混合直流输电系统的潮流求解问题非常有必要。

5、lcc和vsc换流器多采用准稳态模型推导潮流方程，然后基于统一求解法和交替迭代求解法完成对交直流混联系统潮流求解。当前，对于lcc-hvdc和vsc-hvdc模型的潮流求解算法的研究相对成熟，但针对lcc-vsc混合直流输电系统的潮流求解研究较少，且对于实际工程中出现的lcc-vsc串并联结构的稳态模型研究不足，因为混合直流系统中不同换流器的交互作用复杂，原有换流器稳态模型无法直接使用，且串并联结构多样，潮流求解困难。

技术实现思路

1、混合直流系统中不同换流器的交互作用复杂，原有换流器稳态模型无法直接使用，且串并联结构多样，潮流求解困难；针对此问题，本发明提供了一种适用于含lcc-vsc串并联混合直流的交直流系统潮流计算方法及系统，可实现多种场景下混合直流输电系统潮流计算，为交直流混联系统的安全分析和规划提供基础。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算方法。

4、含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算方法，包括：

5、获取含lcc-vsc串并联的交直流系统的系统参数，构建交流侧和直流侧网络矩阵；

6、利用交流侧和直流侧网络矩阵，初始化交流侧变量和直流侧变量；

7、基于初始化后的交流侧变量和直流侧变量，对混合直流系统模型结构的交直流混联系统进行迭代的潮流计算，更新交流侧变量和直流侧变量，直至满足迭代停止条件，将最终的交流侧变量和直流侧变量作为交直流混联系统潮流计算的结果；

8、其中，所述潮流计算中的一次迭代是依次进行换流器注入直流系统功率计算、直流网络潮流计算、换流器注入交流系统功率计算和交流电网潮流计算。

9、进一步的，所述交流侧变量包括交流系统注入的有功和无功功率。

10、进一步的，所述直流侧变量包括换流器直流侧的母线电压和直流电流。

11、进一步的，所述混合直流系统模型结构，具体为：

12、以lcc换流器和vsc换流器作为最底层，利用lcc级联和vsc并联两种基本连接方式，将多个换流器组成换流站，换流站通过串联形式组成直流端，从而构建换流器-换流站-直流端模型结构。

13、进一步的，所述换流器注入直流系统功率计算，是根据vsc换流站稳态模型，求解vsc换流站支流侧有功功率。

14、进一步的，所述直流网络潮流计算，是根据不同控制方式下的功率平衡方程和修正矩阵，求解直流节点电压值。

15、进一步的，所述换流器注入交流系统功率计算，具体为：

16、对于lcc换流器，将lcc换流器在交流网络中等效为pq节点，由lcc换流站稳态模型，求解其注入交流系统功率；

17、对于vsc换流器，将vsc换流器在交流网络中等效为pq或pv节点，由vsc换流站稳态模型，求解其注入交流系统功率。

18、进一步的，还包括：若发生直流变量越限，则切换控制方式；

19、若lcc换流器发生触发角越下限，则将其切换为定最小触发角控制模式，在非分层接入模式下，与其级联的lcc换流器同样切换为定最小触发角控制模式。

20、进一步的，还包括分层接入计算，具体为：

21、当lcc换流器采用分层接入方式时，级联的lcc换流器分别接入不同电压等级的交流电网，采用lcc换流器分层接入方式下的潮流方程进行潮流计算。

22、本发明第二方面提供了含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算系统。

23、含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算系统，包括矩阵构建模块、变量初始化模块和迭代计算模块：

24、矩阵构建模块，被配置为：获取含lcc-vsc串并联的交直流系统的系统参数，构建交流侧和直流侧网络矩阵；

25、变量初始化模块，被配置为：利用交流侧和直流侧网络矩阵，初始化交流侧变量和直流侧变量；

26、迭代计算模块，被配置为：基于初始化后的交流侧变量和直流侧变量，对混合直流系统模型结构的交直流混联系统进行迭代的潮流计算，更新交流侧变量和直流侧变量，直至满足迭代停止条件，将最终的交流侧变量和直流侧变量作为交直流混联系统潮流计算的结果；

27、其中，所述潮流计算中的一次迭代是依次进行换流器注入直流系统功率计算、直流网络潮流计算、换流器注入交流系统功率计算和交流电网潮流计算。

28、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算方法中的步骤。

29、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的含lcc-vsc串并联的混合直流潮流计算方法中的步骤。

30、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

31、针对lcc-vsc混合直流输电系统中控制方式多样和各种复杂串并联结构使得潮流计算困难得问题，本发明提出了一种含lcc-vsc串并联混合直流的交直流混联系统潮流求解算法，结合实际工程，基于换流器-换流站和直流端的混合直流输电系统模型结构，对各种换流器串并联运行方式进行灵活表达，推导了上述模型结构下各种控制方式的功率平衡方程，同时考虑了lcc分层接入方式，提高了模型在各种控制场景下的适用性；基于牛顿-拉夫逊算法，设计了含混合直流输电系统的交直流混联系统潮流求解算法，有效解决了含混合直流输电系统的交直流混联系统潮流求解问题，为大规模交直流混联电网安全稳定分析和规划提供基础。

32、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。