本发明涉及交直流混合配电网领域，特别是涉及一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法。
背景技术：
近年来，城市规模日益扩展，用电负荷逐年攀升，重要负荷，非线性负荷的占比越来越大，对城市配电网的供电可靠性和经济性提出了更高的要求。现有的交流配电网面临供电容量不足，线路饱和及电能变换环节多等问题。而直流配电网具有可控性好、损耗低、电能质量高、输电容量大等特点，并且非常适合分布式电源的多点接入，同时，分布式电源、储能装置可从直流侧并入系统，减少了电力电子设备并网的逆变环节，降低成本和损耗，提高供电可靠性，为适应不同类型的电源和负荷，城市配电网逐渐向交直流混合配电网模式发展。
电力系统潮流计算是电力系统运行状态分析的基础，根据给定的各元件状态和网络结构计算电力系统中各节点电压及线路潮流分布，各种稳态暂态运行分析、电力系统规划、可靠性评估等都需要进行潮流计算。现有方法的交直流潮流模型对于网架拓扑结构的适应能力有限，无法完全适应城市配电网的某些特定的拓扑结构。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种计算速度快，适用性强，应用效果佳的交直流混合配电网潮流计算方法，该方法提供的结果是分析配电网的稳态运行，设计相应控制方式和研究配备相关保护设置的前提和基础，对于不同控制策略和不同拓扑结构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛。
1.实现本发明的技术方案是：一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法，其特征是，它包括建立二进制网络矩阵、建立交直流支路功率模型、建立功率平衡方程、求解功率平衡方程，具体内容有：
1)建立二进制网络矩阵：
①n行1列节点种类矩阵b，其中，n是节点数，n∈[2,9999]；对于直流节点i∈[1,n]，j∈[1,n]，bi＝1，bj＝1，对于交流节点bi＝0，bj＝0；
②n行n列网络连接矩阵c，对于两不同节点i，j∈[1,n]之间有支路连接，cij＝1；对于两不同节点i，j之间无支路连接，cij＝0；
③n行n列支路种类矩阵l，对于两不同节点i，j之间有直流支路连接，lij＝1；对于两不同节点i，j之间有交流支路连接，lij＝0；
2)建立交直流支路功率模型：
①两个交流节点i，j相连的功率方程，
其中，pij、qij分别是i、j两节点间交流支路首端环节输入的有功功率和无功功率；θij是i、j两节点间电压相角差；vi、vj分别为i、j两节点电压幅值；gij、bij分别是i、j两节点间交流支路电导和电纳，结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(a)、qij(a)是中间变量；
②两个直流节点i，j相连的其功率方程为，
pij＝gij(vi2-vivj)(3)
结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(b)是中间变量；
③一个交流节点i和一个直流节点j相连，当交流-直流变流器采用正弦脉宽调制时，设交流侧电压基准值
则：
vi＝mikvk(5)
pkj＝vkikj＝vk(vk-vj)gkj(6)
其中，vk是交流-直流换流器交流侧节点i在直流侧等效节点k节点电压幅值，mik是交流-直流变流器交直流两侧i、k节点电压幅值间折算系数，gkj是k、j节点间连接的等效电导参数，ikj是k节点流向j节点的电流，结合网络矩阵，得到潮流方程，
式(7)中，
式(9)中，sign()是符号函数，a1、b1是中间变量，m是交流-直流变流器的脉宽调制比参数，
④一个直流节点i和一个交流节点j相连，功率方程为
结合网络矩阵，得到潮流方程，
其中，pij(d)是中间变量；
⑤两个交流节点i、j通过直流线路相连，列功率方程和潮流方程：
其中，k、k’节点分别是i、j节点交流-直流变流器直流侧对应节点，a2、b2、pij(e)、qij(e)是中间变量，
且
3)建立功率平衡方程：
建立交直流混合配电网功率平衡方程
其中：pis、qis分别是i节点注入的有功功率和无功功率，且
其中，
4)应用牛顿-拉夫逊法求解功率平衡方程：
①求出修正方程的不平衡量；
②求出修正方程的系数矩阵雅可比矩阵；
③应用高斯消去法求解修正方程，得到修正量；
④求出新值；
⑤判断修正量精度，若不满足自第一步迭代计算，若满足根据电功率公式求潮流分布。
本发明一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法的有益效果体现在：通过建立交流-直流变流器的稳态潮流模型，结合二进制描述的网络矩阵，得到了交直流混合配电网拓扑结构的统一潮流计算模型，针对不同控制策略建立对应潮流方程，并基于牛顿-拉夫逊法对潮流方程进行求解，本发明对于不同控制策略和不同拓扑结构的交直流混合配电网均能够迅速、稳定收敛，其计算速度快，适用性强，应用效果佳。
附图说明
图1为本发明的一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法框图；
图2为图1的实施例示意图；
图3为图2的节点电压幅值、节点电压相角、节点有功功率和节点无功功率潮流分布示意图；图4为图2的支路首端有功功率、支路末端有功功率、支路首端无功功率和支路末端无功功率潮流分布示意图。
具体实施方式
以下结合图1至图4和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
2.参照图1，一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法，它包括的内容有：
1)建立二进制网络矩阵：
①n行1列节点种类矩阵b，其中，n是节点数，n∈[2,9999]；对于直流节点i∈[1,n]，j∈[1,n]，bi＝1，bj＝1，对于交流节点bi＝0，bj＝0；
②n行n列网络连接矩阵c，对于两不同节点i，j∈[1,n]之间有支路连接，cij＝1；对于两不同节点i，j之间无支路连接，cij＝0；
③n行n列支路种类矩阵l，对于两不同节点i，j之间有直流支路连接，lij＝1；对于两不同节点i，j之间有交流支路连接，lij＝0；
2)建立交直流支路功率模型：
①两个交流节点i，j相连的功率方程，
其中，pij、qij分别是i、j两节点间交流支路首端环节输入的有功功率和无功功率；θij是i、j两节点间电压相角差；vi、vj分别为i、j两节点电压幅值；gij、bij分别是i、j两节点间交流支路电导和电纳，结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(a)、qij(a)是中间变量；
②两个直流节点i，j相连的其功率方程为，
pij＝gij(vi2-vivj)(3)
结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(b)是中间变量；
③一个交流节点i和一个直流节点j相连，当交流-直流变流器采用正弦脉宽调制时，设交流侧电压基准值
则：
vi＝mikvk(5)
pkj＝vkikj＝vk(vk-vj)gkj(6)
其中，vk是交流-直流换流器交流侧节点i在直流侧等效节点k节点电压幅值，mik是交流-直流变流器交直流两侧i、k节点电压幅值间折算系数，gkj是k、j节点间连接的等效电导参数，ikj是k节点流向j节点的电流，结合网络矩阵，得到潮流方程，
式(7)中，
式(9)中，sign()是符号函数，a1、b1是中间变量，m是交流-直流变流器的脉宽调制比参数，
④一个直流节点i和一个交流节点j相连，功率方程为
结合网络矩阵，得到潮流方程，
其中，pij(d)是中间变量；
⑤两个交流节点i、j通过直流线路相连，列功率方程和潮流方程：
其中，k、k’节点分别是i、j节点交流-直流变流器直流侧对应节点，a2、b2、pij(e)、qij(e)是中间变量，
且
3)建立功率平衡方程：
建立交直流混合配电网功率平衡方程
其中：pis、qis分别是i节点注入的有功功率和无功功率，且
其中，
4)应用牛顿-拉夫逊法求解功率平衡方程：
①求出修正方程的不平衡量；
②求出修正方程的系数矩阵雅可比矩阵；
③应用高斯消去法求解修正方程，得到修正量；
④求出新值；
⑤判断修正量精度，若不满足自第一步迭代计算，若满足根据电功率公式求潮流分布。
3.实施例：
参照图2，利用本发明的一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法，在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力系统中的分布。
参照图3，利用本发明的一种电力系统潮流计算方法，计算出的结果，包括节点电压幅值、节点电压相角、节点有功功率和节点无功功率。
参照图4，利用本发明的一种电力系统潮流计算方法，计算出的结果，包括支路首端有功功率、支路末端有功功率、支路首端无功功率和支路末端无功功率。
以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
1.一种统一求解的交直流混合配电网潮流计算方法，其特征是，它包括建立二进制网络矩阵、建立交直流支路功率模型、建立功率平衡方程、求解功率平衡方程，具体内容有：
1)建立二进制网络矩阵：
①n行1列节点种类矩阵b，其中，n是节点数，n∈[2,9999]；对于直流节点i∈[1,n]，j∈[1,n]，bi＝1，bj＝1，对于交流节点bi＝0，bj＝0；
②n行n列网络连接矩阵c，对于两不同节点i，j∈[1,n]之间有支路连接，cij＝1；对于两不同节点i，j之间无支路连接，cij＝0；
③n行n列支路种类矩阵l，对于两不同节点i，j之间有直流支路连接，lij＝1；对于两不同节点i，j之间有交流支路连接，lij＝0；
2)建立交直流支路功率模型：
①两个交流节点i，j相连的功率方程，
其中，pij、qij分别是i、j两节点间交流支路首端环节输入的有功功率和无功功率；θij是i、j两节点间电压相角差；vi、vj分别为i、j两节点电压幅值；gij、bij分别是i、j两节点间交流支路电导和电纳，结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(a)、qij(a)是中间变量；
②两个直流节点i，j相连的其功率方程为，
pij＝gij(vi2-vivj)(3)
结合网络矩阵，得到的潮流方程为：
其中，pij(b)是中间变量；
③一个交流节点i和一个直流节点j相连，当交流-直流变流器采用正弦脉宽调制时，设交流侧电压基准值
则：
vi＝mikvk(5)
pkj＝vkikj＝vk(vk-vj)gkj(6)
其中，vk是交流-直流换流器交流侧节点i在直流侧等效节点k节点电压幅值，mik是交流-直流变流器交直流两侧i、k节点电压幅值间折算系数，gkj是k、j节点间连接的等效电导参数，ikj是k节点流向j节点的电流，结合网络矩阵，得到潮流方程，
式(7)中，
式(9)中，sign()是符号函数，a1、b1是中间变量，m是交流-直流变流器的脉宽调制比参数，
④一个直流节点i和一个交流节点j相连，功率方程为
结合网络矩阵，得到潮流方程，
其中，pij(d)是中间变量；
⑤两个交流节点i、j通过直流线路相连，列功率方程和潮流方程：
其中，k、k’节点分别是i、j节点交流-直流变流器直流侧对应节点，a2、b2、pij(e)、qij(e)是中间变量，
且
3)建立功率平衡方程：
建立交直流混合配电网功率平衡方程
其中：pis、qis分别是i节点注入的有功功率和无功功率，且
其中，
4)应用牛顿-拉夫逊法求解功率平衡方程：
①求出修正方程的不平衡量；
②求出修正方程的系数矩阵雅可比矩阵；
③应用高斯消去法求解修正方程，得到修正量；
④求出新值；
⑤判断修正量精度，若不满足自第一步迭代计算，若满足根据电功率公式求潮流分布。
技术总结