[发明专利]基于田口法的船舶交直流混合电力系统概率潮流计算方法

说明书

本发明涉及一种基于田口法的船舶交直流混合电力系统概率潮流计算方法，通过引入质量工程中的田口，与交直流混合潮流计算结合形成船舶交直流混合概率潮流计算方法，可以进一步减少计算次数，提高计算效率；通过船舶交直流混合概率潮流计算能够掌握系统中各节点状态，进而进行功率分配和提高系统的经济性；本发明方法不局限与固定的网络结构，具有广泛的适用性和良好的延展性，可以适用于不同类型的船舶甚至是陆地交通工具。

技术领域

本发明涉及一种电力系统运行和船舶技术，特别涉及一种基于田口法的船舶交直流混合电力系统概率潮流计算方法。

背景技术

在船舶电力系统中直流电制与交流电制相比，具有可简化发电设备，减少系统层级和设备冗余，可有效节省材料，降低燃料损耗等优势。采用直流电制的船舶电力系统，不再需要进行无功补偿，有利于限制和管理故障电流，从而提高潮流的可控性。伴随着电力电子化变换器的出新，原有交流设备与大量直流装置互联，船舶电力系统交流、直流电制互存，形成船舶交直流混合电力系统。

受船舶航行与复杂海况的影响，船舶交直流混合电力系统的运行呈现强随机性和不确定性，对船舶的安全、稳定运行造成严重影响。为了更准确的描述船舶运行过程中的不确定性，交直流混合概率潮流计算是评估船舶电力系统运行不确定性及安全稳定性的有效工具。然而，目前尚无船舶交直流混合电力系统的概率潮流计算方法。

概率潮流法是利用统计学的知识，将不确定性因素考虑到潮流计算中，建立多元非线性方程，利用不同的方法进行求解计算。目前，基于统计学的概率潮流计算方法大致可分为模拟法、近似法、解析法。其中，模拟法结果精准、但计算量大、效率低。考虑到精度优势，通常选用蒙特卡洛模拟法作为基准方法，用以衡量其他方法的准确性。近似法利用输入变量的分布特性，计及输入变量之间的相互关联性，可细分为点估计法、矩估计和状态变换，其计算效率可进一步挖掘。解析法常用半不变量法和序列运算方法，它的计算速度快，但计算过程复杂。

发明内容

为了提高船舶交直流混合概率潮流计算效率，节省计算成本，提出了一种基于田口法的船舶交直流混合电力系统概率潮流计算方法，充分挖掘系统中各元器件的特性，通过合理的数学建模和优化计算，保证计算结果的准确性和可靠性。

本发明的技术方案为：一种基于田口法的船舶交直流混合电力系统概率潮流计算方法，

1)确定船舶交直流混合电力系统拓扑结构；

2)建立系统中电缆、换流器、直流变换器数学模型，与传统交流系统模型一起构成交直流混合电力系统各节点数学模块；

3)根据船舶交直流混合电力系统中不确定变量及不确定变量对应的水准值，建立田口法正交矩阵，田口法正交矩阵用来确定实验方式和次数的；

4)根据步骤1)船舶交直流混合电力系统拓扑结构，确定母线类型及潮流计算收敛条件，确定交直流混合潮流计算初始值；

5)根据交直流混合电力系统各节点数学模块，计算节点导纳矩阵；

6)计算直流网络各节点参数：利用潮流计算方法求解直流系统中各节点电压偏移量、功率偏移量和电流偏移量，并计算迭代后各节点的电压、功率和电流的结束值；

7)计算交流网络各节点参数：利用潮流计算方法求解交流系统各节点的电压、功率和电流的结束值；

8)由系统节点的电压幅值及对应相角构成雅克比矩阵，判断雅克比矩阵是否需要修正，如不需要修正则进行下一步；如需要修正，利用雅克比矩阵求取电压幅值与相角的修正量，修正交直流变量以及换流器变量，重复5)～7)；

9)判断是否满足潮流计算收敛条件；判断是否完成田口正交实验表所有实验，如满足，则输出电压、功率和电流的统计值。