[0001] 本发明涉及电力系统评估技术领域，尤其涉及一种交直流配电网的时序潮流确定方法、装置、设备及介质。

[0002] 随着风力发电、光伏发电等可再生能源系统，以及储能单元、充电桩和柔性直流输电等电力电子设备的广泛应用，传统交直流配电网逐渐演变为具有高度复杂性、不可控性、难以预测性及不确定性的新型交直流配电网。现有技术的时序潮流确定方法在对交直流配电网进行建模时，将换流站等效为恒定的PQ节点，而忽略了换流站内部的物理特性以及交直流配电网的控制策略，从而无法准确模拟交直流配电网的运行特性。

[0056] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0057] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0058] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0059] 实施例1

[0060] 本发明实施例提供一种交直流配电网的时序潮流确定方法，具体的，请参见图1，所述方法包括步骤S110～S160。

[0061] 步骤S110，获取交直流配电网的系统数据，所述系统数据包括所述交直流配电网的换流站的控制策略及所述交直流配电网对应的系统拓扑结构。

[0062] 在本实施例中，交直流配电网的系统数据包括但不限于交直流配电网的网络拓扑结构、支路参数、分布式电源出力及负荷消纳，以及交直流配电网中换流站的控制策略等。其中，网络拓扑结构包括交流侧系统和直流侧系统的连接方式、各节点之间的连接关系、换流站的位置和数量等；支路参数包括描述交直流配电网中各条支路电气特性的参数，包括电阻、电抗、导纳等；分布式电源出力指各发电机的有功功率和无功功率输出，负荷消纳指交直流配电网消耗的电能。

[0063] 在一实施方式中，所述获取交直流配电网的系统数据，包括：获取所述交直流配电网的历史负荷数据、分布式电源历史出力及历史气象数据；基于所述历史负荷数据及所述历史气象数据构建负荷消纳预测模型，基于所述分布式电源历史出力及所述历史气象数据构建分布式电源出力预测模型；将未来预设时间段内的气象数据分别输入所述负荷消纳预测模型及所述分布式电源出力预测模型，确定未来预设时间段内目标负荷消纳及分布式电源目标出力。

[0064] 在本实施例中，基于历史负荷数据及历史气象数据对未来年度、月度及日的负荷消纳及分布式电源出力进行预测，得到目标负荷消纳及分布式电源目标出力。

[0065] 步骤S120，基于所述系统数据，构建交直流潮流计算模型，所述交直流潮流计算模型包括交流侧系统、换流站系统及直流侧系统，所述交流侧系统和所述直流侧系统通过所述换流站系统连接，所述换流站系统包括换流变压器、滤波器、理想换流站及换流站等效阻抗。

[0066] 需要说明的是，交直流潮流计算模型主要用于模拟和分析交直流配电网的潮流分布，通过数学方法和算法，计算出交直流配电网中各个节点的电气参数，以及这些参数在交直流配电网中的流动情况。

[0067] 在本实施例中，交直流潮流计算模型包括交流侧系统、直流侧系统及换流站系统。交流侧系统包括三相传输线、变压器、调压器、无功补偿设备及负荷，其中，三相传输线选取三相Π型等值电路模型，如图2所示；变压器选取1V等值模型，Y‑D型连接方式模型如图3所示。直流侧系统包括直流传输线及直流负荷，其中，直流传输线模型如图4所示，直流传输线模型中的电压及电流满足欧姆定理方程，直流负荷只消纳有功功率，直流负荷对应的数学模型为：SL＝‑PL，其中，SL表示注入并网点的有功功率，PL表示直流负荷消耗的有功功率。换流站系统包括换流变压器、滤波器、理想换流站及换流站等效阻抗，换流站系统等值模型如图5所示。

[0068] 在一实施方式中，换流站系统对应的所述数学模型包括以下公式：

[0069]

[0070] Vf＝VS+Itf×Ztf                  (2)

[0071] Qf＝‑Bf×|Vf|2                   (3)

[0072]

[0073] Ploss＝a+b×|Ic|+c×|Ic|2             (5)

[0074] 其中，SS表示由注入交流母线的复功率，VS表示交流母线S的电压，Vf表示交流母线f的电压，Itf表示换流变压器上的电流，Ztf表示换流变压器的等值阻抗，Bf表示滤波器的导纳，Ic表示换流站等值阻抗上的电流，Ploss表示所述换流站的有功功率损耗，Qf表示滤波器发出的无功功率，Sc表示注入换流站等值阻抗的复功率，a、b、c均表示损耗系数。

[0075] 在本实施例中，换流站作为交直流配电网的核心部分，其对应的数学模型是描述换流站内部各设备运行状态和相互关系的数学表达式。换流站对应的数学模型通常包括换流阀、换流变压器、滤波装置等设备的数学模型，以及它们之间的电气联系和控制策略。需要说明的是，公式中*表示复数和。

[0076] 步骤S130，采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流。

[0077] 在一实施方式中，所述采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流，包括：

[0078] 针对交流侧系统中的PV节点，采用公式(6)进行有功功率修正；

[0079] 针对交流侧系统中的PQ节点，采用公式(6)进行有功功率修正，采用公式(7)进行无功功率修正；

[0080] 通过公式(6)及公式(7)反复迭代直至收敛，得到交流侧系统潮流；

[0081]

[0082] 其中，ΔPtm为节点t各相注入的有功偏差， 为节点t各相注入的无功偏差，表示节点相角偏差， 表示节点电压偏差。

[0083] 需要说明的是，在计算交流侧系统潮流时，现有技术通常只考虑三相平衡潮流，然而实际情况是，配电网通常是三相不对称运行的。

[0084] 在本实施例中，针对三相不对称的情况，先判断采用三相牛顿注入法计算的潮流结果是否收敛，若收敛，则将各个节点加上对应修正量后，冲新进行迭代计算，直至得到的潮流结果收敛。

[0085] 步骤S140，采用隐式Zbus高斯法确定直流侧系统潮流。

[0086] 在一实施方式中，所述采用隐式Zbus高斯法对直流侧系统进行潮流计算，包括：根据直流系统节点电压方程公式(8)，确定公式(9)，通过对公式(9)及公式(10)反复迭代直至收敛，得到直流侧系统潮流；

[0087]

[0088] 其中，I1、I2分别表示平衡节点和非平衡节点注入的有功功率，Y表示直流侧系统的节点导纳，V表示直流侧系统的电压，P2表示非平衡节点注入的有功功率。

[0089] 在本实施例中，基于直流侧系统的节点电压方程，通过迭代公式，实现了对直流侧系统电流和电压分布的高效求解。具体而言，根据直流侧系统的特性，构建了节点电压方程，即公式8，并推导出迭代公式，即公式9和公式10。在迭代计算过程中，通过不断修正平衡节点和非平衡节点的注入有功功率I1、I2，同时考虑直流侧系统的节点导纳(Y)和电压(V)的相互作用，最终实现了潮流计算的快速收敛。

[0090] 在一实施方式中，所述采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流之前，还包括：通过公式(11)初始化交流侧系统注入有功功率；

[0091]

[0092] 其中，PS1表示交流侧系统注入有功功率，Pj表示直流侧系统中非平衡节点注入的等值有功功率，N表示直流母线的个数。

[0093] 在本实施例中，利用公式11对交流侧系统的注入有功功率进行初始化后利用隐式Zbus高斯法迭代计算，逐步逼近真实解。

[0094] S150，基于所述直流侧系统潮流及所述换流站系统对应的数学模型更新换流站系统潮流，对所述交流侧系统潮流、所述直流侧系统潮流及所述换流站系统潮流进行反复迭代，直至收敛，得到当前断面的交直流潮流分布。

[0095] 在本实施例中，当前断面的交直流潮流分布指在特定时间或特定条件下的系统断面，如果交直流配电网的条件发生变化(如负荷变化、设备故障等)，需要重新进行潮流计算，以更新潮流分布。

[0096] 步骤S160，根据各不同断面的交直流潮流分布，确定所述交直流配电网的时序潮流分布。

[0097] 例如，针对图6所示的交直流配电网，该交直流配电网的交流侧系统包括11条交流母线，10条交流传输线及4条交流负荷；直流侧系统包括2条直流母线，1条直流传输线，换流站系统包括2台交流换流站。该交直流配电网0时刻潮流计算结果如下表1所示。一天24小时交流母线11的电压曲线如图7所示。

[0098] 表1 0时刻潮流计算结果分布表

[0099]

[0100] 从图7可以看出，交流侧母线11的电压在一天之内随着时间的推移呈现出显著的变化，尤其是在晚间用电高峰期电压下降尤为明显。这表明，本申请方案能够有效地对交直流配电系统进行时序潮流仿真。进一步的，通过时序潮流计算结果，可以对电压和电流的异常运行工况进行预警，并及时采取相应的控制措施，从而确保电网的安全和稳定运行。

[0101] 在一实施方式中，所述方法还包括：通过时序结果展示模块对各断面的时序潮流分布进行可视化展示。

[0102] 在本实施例中，将预设时间段内的不同节点的时序潮流结果进行展示，具体包括：交流侧系统潮流、直流侧系统潮流及换流站系统潮流。

[0103] 本发明实施例提供的交直流配电网的时序潮流确定方法，通过获取交直流配电网的系统数据，所述系统数据包括所述交直流配电网的换流站的控制策略及所述交直流配电网对应的系统拓扑结构；基于所述系统数据，构建交直流潮流计算模型，所述交直流潮流计算模型包括交流侧系统、换流站系统及直流侧系统，所述交流侧系统和所述直流侧系统通过所述换流站系统连接，所述换流站系统包括换流变压器、滤波器、理想换流站及换流站等效阻抗；采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流；采用隐式Zbus高斯法确定直流侧系统潮流；基于所述直流侧系统潮流及所述换流站系统对应的数学模型更新换流站系统潮流，对所述交流侧系统潮流、所述直流侧系统潮流及所述换流站系统潮流进行反复迭代，直至收敛，得到当前断面的交直流潮流分布；根据各不同断面的交直流潮流分布，确定所述交直流配电网的时序潮流分布。本发明通过采用更详细的换流站系统对应的数学模型及交直流配电网潮流计算模型，考虑了换流站系统网损影响及新能源随机动态特性，有效克服了传统的时序潮流计算中实用简化模型导致时序潮流分布结果无法准确反应交直流配电网运行特性的问题，提升了时序潮流分布结果的准确性。

[0104] 实施例2

[0105] 本发明实施例提供交直流配电网的时序潮流确定装置，具体的，请参见图8，所述交直流配电网的时序潮流确定装置800包括：

[0106] 初始化模块810，用于获取交直流配电网的系统数据，所述系统数据包括所述交直流配电网的换流站的控制策略及所述交直流配电网对应的系统拓扑结构；

[0107] 模型构建模块820，用于基于所述系统数据，构建交直流潮流计算模型，所述交直流潮流计算模型包括交流侧系统、换流站系统及直流侧系统，所述交流侧系统和所述直流侧系统通过所述换流站系统连接，所述换流站系统包括理想换流站及换流站等效阻抗；

[0108] 第一潮流计算模块830，用于采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流；

[0109] 第二潮流计算模块840，用于采用隐式Zbus高斯法确定直流侧系统潮流；

[0110] 迭代模块850，用于基于所述直流侧系统潮流及所述换流站系统对应的数学模型更新换流站系统潮流，对所述交流侧系统潮流、所述直流侧系统潮流及所述换流站系统潮流进行反复迭代，直至收敛，得到当前断面的交直流潮流分布；

[0111] 时序潮流确定模块860，用于根据各不同断面的交直流潮流分布，确定所述交直流配电网的时序潮流分布。

[0112] 本发明实施例提供的交直流配电网的时序潮流确定装置800，可以执行上述方法实施例1所提供的交直流配电网的时序潮流确定方法，为避免重复，在此不再赘述。

[0113] 本发明实施例提供的交直流配电网的时序潮流确定装置，通过获取交直流配电网的系统数据，所述系统数据包括所述交直流配电网的换流站的控制策略及所述交直流配电网对应的系统拓扑结构；基于所述系统数据，构建交直流潮流计算模型，所述交直流潮流计算模型包括交流侧系统、换流站系统及直流侧系统，所述交流侧系统和所述直流侧系统通过所述换流站系统连接，所述换流站系统包括换流变压器、滤波器、理想换流站及换流站等效阻抗；采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流；采用隐式Zbus高斯法确定直流侧系统潮流；基于所述直流侧系统潮流及所述换流站系统对应的数学模型更新换流站系统潮流，对所述交流侧系统潮流、所述直流侧系统潮流及所述换流站系统潮流进行反复迭代，直至收敛，得到当前断面的交直流潮流分布；根据各不同断面的交直流潮流分布，确定所述交直流配电网的时序潮流分布。本发明通过采用更详细的换流站系统对应的数学模型及交直流配电网潮流计算模型，考虑了换流站系统网损影响及新能源随机动态特性，有效克服了传统的时序潮流计算中实用简化模型导致时序潮流分布结果无法准确反应交直流配电网运行特性的问题，提升了时序潮流分布结果的准确性。

[0114] 实施例3

[0115] 此外，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行实施例9所提供的交直流配电网的时序潮流确定方法。

[0116] 具体的，请参见图1，所述电子设备900包括：收发机901、总线接口及处理器902，所述处理器902，用于获取交直流配电网的系统数据，所述系统数据包括所述交直流配电网的换流站的控制策略及所述交直流配电网对应的系统拓扑结构；基于所述系统数据，构建交直流潮流计算模型，所述交直流潮流计算模型包括交流侧系统、换流站系统及直流侧系统，所述交流侧系统和所述直流侧系统通过所述换流站系统连接，所述换流站系统包括换流变压器、滤波器、理想换流站及换流站等效阻抗；采用三相牛顿注入法确定交流侧系统潮流；采用隐式Zbus高斯法确定直流侧系统潮流；基于所述直流侧系统潮流及所述换流站系统对应的数学模型更新换流站系统潮流，对所述交流侧系统潮流、所述直流侧系统潮流及所述换流站系统潮流进行反复迭代，直至收敛，得到当前断面的交直流潮流分布；根据各不同断面的交直流潮流分布，确定所述交直流配电网的时序潮流分布。

[0117] 在本发明实施例中，电子设备900还包括：存储器903。在图9中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器902代表的一个或多个处理器和存储器903代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机901可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器902负责管理总线架构和通常的处理，存储器903可以存储处理器902在执行操作时所使用的数据。

[0118] 本发明实施例提供的电子设备900，可以执行上述方法实施例1所提供的交直流配电网的时序潮流确定方法，为避免重复，在此不再赘述。

[0119] 实施例4

[0120] 此外，本发明实施例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上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所提供交直流配电网的时序潮流确定方法。

[0121] 在本实施例中，计算机可读存储介质可以为只读存储器(Read‑Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。

[0122] 本实施例提供的计算机可读存储介质可以实现实施例1所提供的交直流配电网的时序潮流确定方法，为避免重复，在此不再赘述。

[0123] 在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

[0124] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0125] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。