交直流系统潮流计算及相互关联特性分析（Matlab代码实现）

news2025/1/17 2:48:17

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

2.1 整流侧定电流，逆变侧定电压

2.2 整流侧定电流，逆变侧定熄弧角

2.3 整流侧定功率，逆变侧定电压

2.4 整流侧定功率，逆变侧定熄弧角

2.5 整流侧定触发角，逆变侧定电流

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码实现

💥1 概述

文献来源：

随着交直流输电系统的网络结构日益复杂,传统的纯交流潮流算法受到挑战，国内外学者对此进行了研究。截至到目前，交直流系统的潮流算法分为两大类:统一计算和交替迭代计算4。直流输电系统平衡方程包括换流器的稳态方程以及相关控制方程，统一潮流算法将交流与直流平衡方程同时求解。与其不同，交替迭代算法将两者分离计算，第一步将直流线路作为等值PQ负荷，求解交流系统状态量;第二步求解直流系统状态量，将第一步求解得到的交流端电压设为恒定值[5]。

在交直流转换过程中,换流装置吸收的无功功率约为所传输的直流功率的-一半，其中逆变器吸收的无功功率更多，能达到60%左右[14-15]。在传统电压稳定性分析方法的基础上得知，若受端交流系统无功供给不足，交直流系统会发生严重的电压失稳现象，尤其是逆变站受端电网交直流混合节点。
目前来说,人们主要从静态、动态两个角度研究交直流系统电压稳定性问题。在静态电压稳定角度，分析方法包括最大功率曲线法、短路比法、电压稳定因子分析法、特征值分析、崩溃点法等。在动态电压稳定角度，分析方法包括动态最大功率曲线法、分叉理论法、时域仿真、暂态能量函数等6]。
对于潮流算法，合适的存储结构可实现元素的快速检索、更新、存储，提高计算速度。本章算法采用支路潮流微增量为基元,使支路与雅可比矩阵直接关联;采用三角检索存储格式，存储框架不改变，只在预留的位置添加注入元，避免了繁琐的信息检索[49]。
相对于消除全部直流变量方法来说,保留直流电流变量的交直流潮流计算方法增加了雅可比矩阵的维数，与纯交流的雅可比矩阵格式有差异，但关于状态量直流电流的导数项多数为0，矩阵的稀疏度依然较高。以交流潮流部分的存储技术为基础，为保持其雅可比格式最大化相容，该算法按照不同的控制方式，将直流输电线路等效成相应的节点与线路，在相应的存储数组上作相应的变化。
以文献[49]阐述的封闭存储框架为基础，阐述添加直流输电单元对存储检索技术的影响。以一条直流输电线路为例，整流器节点为i，逆变器节点k，分析在不同控制方式下存储格式的调整。假设n为电网总节点数，b为考虑虚拟支路的总支路数，直流输电单元个数分别为a，临时指针 pt，同时定义的各存储数组，变化如下:

📚2 运行结果

2.1 整流侧定电流，逆变侧定电压

2.2 整流侧定电流，逆变侧定熄弧角

2.3 整流侧定功率，逆变侧定电压

2.4 整流侧定功率，逆变侧定熄弧角

2.5 整流侧定触发角，逆变侧定电流

部分代码：

%% 直流节点编号
D_CN=Hvdc.con(:,[1 2])';%直流节点编号
A_CN=setdiff(1:n,union(D_CN,SW.con(1,1)))';
N_DC=size(D_CN,1);%直流节点个数
N_AC=size(A_CN,1);%交流节点个数
P_N=setdiff(1:n,SW.con(1,1))';
Q_N=setdiff(P_N,PV.con(:,1));
P_N=intersect(A_CN, P_N);%交流节点P方程节点
Q_N=intersect(A_CN, Q_N);%交流节点Q方程节点
P=size(P_N,1); %交流节点P方程个数
Q=size(Q_N,1); %交流节点Q方程个数
% YK=zeros(P+Q);
DPa=zeros(P,1);
DQa=zeros(Q,1);
DPt=zeros(N_DC,1);
DQt=zeros(N_DC,1);
Dd1=zeros(N_DC,1);
Dd2=zeros(N_DC,1);
Dd3=zeros(N_DC,1);
Dd4=zeros(N_DC,1);
Dd5=zeros(1,1);
H=zeros(P+N_DC);
N=zeros(P+N_DC,Q+N_DC);
M=zeros(Q+N_DC,P+N_DC);
L=zeros(Q+N_DC);
JRX=zeros(9,9);
%% 直流迭代初值设置+控制方式
V_d=ones(N_DC,1)*1.1562;%直流电压初值
I_D=0.5;
% fai=ones(N_DC,1)*30/180*pi;%功率因数角初值30°
P_d=0.6.*ones(N_DC,1);
Qd=0.3.*ones(N_DC,1);
Sd=0.5.*ones(N_DC,1);
Control_ang=[20/180*pi;17/180*pi];%换流器控制角，第一个为alpha，第二个为gama
% Control_ang(2)=30/180*pi;
W=cos(Control_ang);
K_T=ones(N_DC,1);%直流支路两端变压器变比值设置