含多直流环节的混合结构有源配电网潮流计算方法

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1、第３９卷第２１期２０１５年１１月１０日Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２１Ｎｏｖ．１０，２０１５ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１４１１３０００７含多直流环节的混合结构有源配电网潮流计算方法孙充勃１，李鹏１，王成山１，吴建中２，林盾３，邢峰３（１．智能电网教育部重点实验室，天津大学，天津市３０００７２；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣａｒｄｉｆｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃａｒｄｉｆｆ，英国；３．海南电网公司，海南省海口市５７０２０３）摘要：分布式发电和先进电力电子技术在配电层面的广泛应用将使得系统中出现大量的直流环节，极

2、大地改变传统配电网的网架结构和运行方式，对智能电网环境下配电网的快速仿真与模拟提出更高的要求。潮流计算作为快速仿真与模拟最基本也是最关键的分析计算功能必须能够适应这种变化。为此，研究了含多种直流环节的配电网中关键设备的建模方法，提出了考虑不同控制方式的换流器稳态模型，将分布式电源分为可控性和不可控性两大类，并给出了相应的处理方法；提出了基于Ｚｂｕｓ高斯算法的配电网混合潮流求解方法，并利用换流器实现各个交直流子系统之间的潮流信息互动；最后，基于ＩＥＥＥ１２３节点算例设计了一个典型的配电网算例，对所提出的潮流计算方法进行了测试

3、和验证。关键词：有源配电网；潮流计算；分布式电源；电压源型换流器；ＤＣ／ＤＣ变换器０引言直流环节相互耦合的混合系统进行潮流求解，也需［８－１０］要进一步研究。文献［１１］对配电网ＡＣ／ＤＣ换分布式发电和先进电力电子技术的广泛应用促流器进行了详细分析和建模，给出了一种含不间断进了直流配电网的发展：①大量接入的分布式电源电源的直流配电系统结构，但是该研究偏重暂态仿多为直流型电源或可经过简单整流后变为直流电真理论。文献［１２］虽然实现了含ＡＣ／ＤＣ换流器的源；②电力电子变频装置在用户侧家用电器中得到潮流计算，但没有考虑到有源配电

4、网中存在的多直了广泛的应用。因此，采用直流供电系统将大大减流环节、分布式电源接入，对换流器控制策略的考虑［１－４］少配电网的投资。此外，直流输配电系统在电压也过于简单。变换方面的劣势也随着电力电子技术的发展得到了为此，本文对含多直流环节的配电网稳态建模改善，随之产生的一些新技术和装置也受到了国内和潮流计算方法进行了研究，以扩展ＤＦＳＭ的适用外的关注，如智能软开关装置（ｓｏｆｔｎｏｒｍａｌｌｙｏｐｅｎ范围，为含多直流环节的混合结构有源配电网的仿［５－６］ｐｏｉｎｔ，ＳＮＯＰ）等。因此，未来的配电网将很可能真分析奠定基础。是一

5、个含多直流环节的混合结构有源配电网。配电快速仿真与模拟（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｓｔ１混合结构有源配电网潮流计算模型ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇ，ＤＦＳＭ）是在智能电网框１．１交流系统元件潮流计算模型架下一系列用于配电网运行、规划和管理的软件工交流系统元件主要包括交流线路、交流变压器、具集，能够对配电系统进行实时的仿真分析，实现电交流负荷、电容器、电抗器等，针对配电网进行潮流［７］网自愈控制，保证系统自动、持续的优化运行。［１３－１４］计算时，通常采用三相建模方法。由于交流系ＤＦＳＭ对配电网稳态分析的准确

6、性、完整性和快速统元件模型研究较为成熟，这里不再赘述。性提出了更高的要求。为了满足这些要求，针对含１．２直流系统元件潮流计算模型多直流环节的混合结构有源配电网，需要建立完整、１）直流线路全面的配电网潮流计算模型，包括各种直流元件设直流线路类似于交流线路，其节点导纳矩阵备、交直流转换装置、分布式电源以及ＳＮＯＰ等其ＹＤＬ如式（１）所示。他新设备都需要补充，同时如何对多种交流环节和ｙＤＬ－ｙＤＬＹＤＬ＝［］（１）收稿日期：２０１４－１１－３０；修回日期：２０１５－０５－１３。－ｙＤＬｙＤＬ国家科技支撑计划资助项目（２０１３ＢＡ

7、Ａ０１Ｂ０３）。式中：ｙ为直流线路的串联导纳值。ＤＬｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ５９２０１５，３９（２１）·学术研究·２）直流变压器在交直流转换效率方面，换流器的有功损耗大直流变压器采用类似交流变压器的方式对其进小与传输的功率和电流值大小相关，采用优化脉宽行处理，其节点导纳矩阵Ｙ如式（２）所示。调制技术的两电平换流器传输效率可以达到ＤＴ［１６］ｙＤＴ－ｋｙＤＴ９８．４％。这里采用如式（５）所示的计算方ＹＤＴ＝［２］（２）法［１７－１９］。－ｋｙＤＴｋｙＤＴ式中：ｙＤＴ为内部导纳，表征直流变压器的有功损耗

8、；ＰＶＳＣ，ｄｃ＝ＰＶＳＣ，ａｃ＋Ｐｌｏｓｓ＝ＰＶＳＣ，ａｃ＋β｜ＰＶＳＣ，ａｃ｜（５）式中：为换流器的损耗系数，Ｐ。ｋ为直流变压器两侧电压的标幺变比。βｌｏｓｓ＝β｜ＰＶＳＣ，ａｃ｜３）直流负荷由式（４）可知，通过调节换流器出口电压可以改直流负荷同样可以分为恒电阻、恒电流和恒功变换流器的运行状态。换流