电压主动支撑混频系统潮流计算方法、装置、终端及介质与流程

本技术涉及分频输电，尤其涉及一种电压主动支撑混频系统潮流计算方法、装置、终端及介质。

背景技术：

1、目前海上风电并网主要有三种技术：高压交流输电(high voltage alternatingcurrent，hvac)、高压直流输电(high voltage direct current，hvdc)以及分频输电(fractional frequency transmission system，ffts)技术。分频输电方式又称为低频输电方式。ffts早期研究利用倍频变压器的磁饱和原理实现分频侧与工频电网的互联。相比于高压交流输电，ffts技术由于输电频率的降低，海底电缆的容性充电电流会大大降低，线路传输容量相比工频线路会成倍提高；相比高压直流输电，分频输电不需要建立海上换流站，建设投资和运行维护投资会大大减少，而且其作为交流输电类型比直流具有更强的组网能力，凭借这些技术优点，使得分频输电技术逐渐成为了海上风电的新趋势。

2、潮流计算是电力系统研究中最基础、最重要的工具和手段。目前常见的工分频混联电力系统的潮流计算方式为：以模块化多电平矩阵式换流器(modular multi-levelmatrix converter, m3c)为分界，将工分频混联系统分为工频侧子系统和分频侧子系统，使用牛顿-拉夫逊法(newton-raphson method, n-r)对分频侧子系统进行潮流计算，得到m3c变频站分频并网点(point of common coupling, pcc)的功率和电压，根据功率守恒特性，将分频侧pcc节点有功功率作为工频侧pcc节点的有功功率，再次使用n-r法对工频侧子系统进行潮流计算，得到工频侧pcc节点电压，最后对换流器的桥臂电压进行校验，以防止换流器过调制。但是在实际应用过程中，通过上述现有技术计算得到的潮流结果与实际潮流分布存在较大差异，存在潮流计算准确度低的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电压主动支撑混频系统潮流计算方法、装置、终端及介质，用于解决现有的电压主动支撑混频系统潮流计算不准确的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种电压主动支撑混频系统潮流计算方法，包括：

3、根据混频系统的网络架构，获取所述混频系统中各换流器的pcc节点控制策略，并根据所述控制策略，确定所述混频系统中的pcc节点的节点类型；

4、根据所述pcc节点的节点类型，获取pq节点的原始给定数据；

5、根据所述pq节点的节点电压和预设的vq下垂控制函数，更新所述pq节点的无功出力；

6、根据更新后的无功出力，结合n-r算法和雅克比矩阵的定义，构建雅克比矩阵l元素；

7、根据所述原始给定数据，获取所述换流器vdc控制侧的有功功率给定值；

8、根据所述雅克比矩阵l元素代入n-r算法，结合所述有功功率给定值进行迭代计算，以分别得到所述混频系统中的工频侧子系统潮流与分频侧子系统潮流；

9、对计算得到的所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流进行校验，若校验通过，则输出潮流数据，若校验不通过，则对所述混频系统继续调整，再重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流。

10、优选地，所述vq下垂控制函数具体为：

11、；

12、式中，为节点的编号，分别为第个节点的无功功率给定值与电压幅值给定值，是下垂增益，为第个节点的节点电压，为第个节点的无功出力。

13、优选地，所述vq下垂控制函数具体为：

14、；

15、式中，为节点的编号，分别为第个节点的无功功率给定值与电压幅值给定值，是下垂增益，其中，，为第个节点的节点电压，为第个节点的无功出力，为节点电压的标称值，为节点电压的安全电压上下阈值。

16、优选地，所述雅克比矩阵l元素的表达式具体为：

17、；

18、式中，代表两个不同的节点的编号，分别为节点的电压幅值和节点电压相角差，分别为导纳矩阵的电导、电纳元素。

19、优选地，所述雅克比矩阵l元素的表达式具体为：

20、；

21、式中，代表两个不同的节点的编号，分别为节点的电压幅值和节点电压相角差，分别为导纳矩阵的电导、电纳元素。

22、优选地，所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流的校验具体包括：功率守恒校验、传输功率过容量校验、电压过调制校验以及电流过流校验。

23、优选地，对计算得到的所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流进行校验，若校验通过，则输出潮流数据，若校验不通过，则对所述混频系统继续调整，再重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流具体包括

24、根据所述换流器的功率参数，结合预设的功率守恒关系式，校验所述混频系统中各个换流器是否满足功率守恒，若满足，则进入下一阶段，若不满足，则根据预设的有功功率给定值计算式，更新vdc控制侧有功功率给定值，并重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流；

25、根据所述换流器的传输功率，结合预设的功率容量阈值，校验所述换流器的传输功率是否超过容量限制，若未超限，则进入下一阶段，若超限，则所述换流器的下垂增益置零，并重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流；

26、根据所述换流器的桥臂电压，结合预设的电压校验关系式，校验所述换流器的桥臂电压是否过调制，若否，则进入下一阶段，若是，降低所述换流器中电压较高一侧的变压器变比，并重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流；

27、根据所述换流器的桥臂电流，结合预设的电流校验关系式，校验所述换流器的桥臂电流是否过流，若否，则进入下一阶段，若是，提高所述换流器中电流较大一侧的变压器变比，并重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流；

28、当所有校验全部通过时，则输出所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流。

29、本技术第二方面提供了一种电压主动支撑混频系统潮流计算装置，包括：

30、节点类型判定单元，用于根据混频系统的网络架构，获取所述混频系统中各换流器的pcc节点控制策略，并根据所述控制策略，确定所述混频系统中的pcc节点的节点类型；

31、节点给定数据获取单元，用于根据所述pcc节点的节点类型，获取pq节点的原始给定数据；

32、无功出力控制单元，用于根据所述pq节点的节点电压和预设的vq下垂控制函数，更新所述pq节点的无功出力；

33、雅克比矩阵元素构建单元，用于根据更新后的无功出力，结合n-r算法和雅克比矩阵的定义，构建雅克比矩阵l元素；

34、有功功率给定单元，用于根据所述原始给定数据，获取所述换流器vdc控制侧的有功功率给定值；

35、潮流数据计算单元，用于根据所述雅克比矩阵l元素代入n-r算法，结合所述有功功率给定值进行迭代计算，以分别得到所述混频系统中的工频侧子系统潮流与分频侧子系统潮流；

36、潮流数据校验单元，用于对计算得到的所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流进行校验，若校验通过，则输出潮流数据，若校验不通过，则对所述混频系统继续调整，再重新计算所述工频侧子系统潮流与所述分频侧子系统潮流。

37、本技术第三方面提供了一种电压主动支撑混频系统潮流计算终端，包括：存储器和处理器；

38、所述存储器用于存储程序代码，所述程序代码与本技术第一方面提供的一种电压主动支撑混频系统潮流计算方法相对应；

39、所述处理器用于执行所述程序代码。

40、本技术第四方面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中保存有程序代码，所述程序代码与本技术第一方面提供的一种电压主动支撑混频系统潮流计算方法相对应。

41、从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：

42、本技术提供的方案通过将pq控制策略下设置vq下垂控制逻辑，使得节点无功出力给定值与本节点电压进行关联，使得变频站无功出力值不再是固定值而是会随着节点电压变化而主动变化，以此来调节多个变频站无功出力的布局，提高电压稳定性，减少线路的有功、无功损耗，提高变频站的电压支撑作用，使得计算得到的潮流结果可以更接近实际潮流分布，解决了现有潮流计算准确度低的技术问题。