基于节点阻抗矩阵GS法的直流电网稳态潮流计算

基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电系统(VSC multi-terminal HVDC,VSCMTDC)和直流电网是今后直流输电的一个发展方向。在直流电网稳态潮流计算数学模型基础上,给出交替迭代求解交直流系统潮流的计算框图,提出直流电网稳态潮流计算方法—基于节点阻抗矩阵的高斯–赛德尔法(gauss-seidel,GS)。通过典型三端和五端直流电网算例,详细比较了基于节点导纳矩阵和阻抗矩阵的GS法分别用于直流电网稳态潮流计算的效果。最后,在嵌入了三端直流电网的IEEE39节点交直流混合系统中进一步验证了基于节点阻抗矩阵的GS法在收敛性和计算效率上的优势。证明了所提方法的矩阵形式更加直观,收敛性更好。由于其一阶收敛性,对初值选取不敏感,从而该方法不易出现牛顿–拉夫逊(Newton-Raphson,NR)法的数值稳定性问题。另外,对直流电网控制方式转换时算法的合理性和适应性进行了对比分析,验证了直流电网在逆变站功率变化时的响应,及其对所连交流系统节点电压稳定性的影响。