交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法技术方案

一种交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法，属于电力技术领域。本发明专利技术的目的是通过对含有直流潮流控制器的交直流电网进行多目标潮流优化，将优化结果转化成换流站和直流潮流控制器的上层命令从电网调度中心发出，实现换流站和直流潮流控制器协调控制的交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法。本发明专利技术的步骤是：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制。本发明专利技术由于直流潮流控制器一般安装在枢纽换流站的直流母线处，其潮流控制作用是换流站潮流控制的有效补充。

【技术实现步骤摘要】
交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法
本专利技术属于电力

技术介绍
随着全球气候的逐步恶化、环境污染的日趋严重以及化石能源的日益枯竭，可再生能源的利用和开发受到了世界各国的重视，特别是太阳能发电、风能发电等在近年来的能源供给中所占比例逐步增加。然而，风能、太阳能、海洋能都具有间歇性、波动性、随机性和不可存储性等特点，用于发电属于间歇式电源。逐步将各种大规模可再生能源接入电网，再加上各种分布式能源采集存储装置、“即插即用”设备以及大型城市负荷的迅速增加，传统的电网结构、运行技术和电力装备等难以满足给其提供多电源供电和多落点受电的要求，因此需要采用新的电网结构、先进技术和装备来满足未来能源格局的深刻变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过对含有直流潮流控制器的交直流电网进行多目标潮流优化，将优化结果转化成换流站和直流潮流控制器的上层命令从电网调度中心发出，实现换流站和直流潮流控制器协调控制的交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法。本专利技术的步骤是：步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；(1)建立含有直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型；①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定裕度；②确定最优潮流数学模型中直流系统方程；③确定最优潮流数学模型中交流系统方程以及系统的约束条件；(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制；(1)调整换流站；(2)调整直流潮流控制器。本专利技术潮流模型的优化主要分为含直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型的建立和直流潮流控制器与换流站的协调配合；①含直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型的建立包括：三个目标函数、交流系统方程以及直流系统方程；(1)目标函数：一、网损最小：式中:fQ表示系统的总网损；Pk.loss表示支路k的网损；Pi.loss表示第i个VSC的网损；gk表示支路k的电导，Ici为第i个VSC的电流；a、b、c是计算换流器损耗的系数；NB为所有支路集合；NVSC为VSC节点集合；PDCPFC.loss表示直流潮流控制器的损耗；NC为加装直流潮流控制器的换流站所连接的所有支路集合；Uk为线路中换流器两端电压值；Ik为加装直流潮流控制器的换流站所连接的线路的电流值；二、系统电压偏移量最小：式中，表示节点i的期望电压值，表示节点i的最大电压，表示节点i的最小电压；NA为所有节点集合；Uiline为潮流控制器的出口电压；在加入潮流控制器后，由于变比M的影响，导致相应的节点电压发生变化；三、静态电压稳定裕度最大：Max.vSM＝δmin(4)式中，δmin为收敛潮流的雅可比矩阵的最小奇异值；(2)交流系统方程：式中，该支路两端的电压幅值分别为ui和uj，θij为i、j两节点的相角差；PGi和PDi分别为节点i的有功发电功率和负荷功率；QGi和QDi分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；Gij和Bij分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；NPQ为PQ节点集合；Ni表示与节点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点；(3)直流系统方程：在加入直流潮流控制器后的环网式直流电网，具体说明如下：R12、R15、R23、R25、R35、R45分别为五条支路上的电阻值；VM1、VM2、VM3、VM4分别为安装在换流站5处的直流潮流控制器在每个线路中等效的MMC子模块电压值；直流潮流控制器用一个换流站端口电压为输入电压，以潮流控制器出口电压为输出电压的理想变压器模型代替；该理想变压器的变比M的表达式为：式中，Uline为潮流控制器的出口电压，VSC换流站端口电压作为输入电压即UVSC；加装潮流控制器后加装支路电流为：式中，VC代表潮流控制器两端的电压，后面用UC表示；加装支路传输功率为：式中，P12、P15、P23、P25、P35、P45分别为VSC1与VSC2，VSC1与VSC5，VSC2与VSC3，VSC2与VSC5，VSC3与VSC5，VSC4与VSC5之间的传输功率；没有加入潮流控制器前的直流电网节点i和j的注入功率：式中：Pi、Pj是节点i、j的注入功率；m、n分别表示与节点i、j相连的节点；Yij是支路Lij的导纳；加入潮流控制器后的注入功率为：式中：是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；由等效注入功率法计算潮流控制器对节点i、j注入功率的修正量，由式(12)表示；由此，潮流控制器对系统的影响转化成为加入两端节点的等效附加功率；式中：Pi'、Pj'是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；ΔPi、ΔPj是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率修正量；改写上式：建立含直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型之后，进行潮流计算；②直流潮流控制器与换流站的协调配合：步骤1：输入直流潮流控制器和所有换流站的初始状态A；步骤2：令N＝1；步骤3：调整换流站N；步骤4：判断换流站N调整之后，没调整和调整之后的换流站与直流潮流控制器的状态是否越限，如果越限则放弃调整换流站N，并将N换流站放到调整序列的末尾，N＝N+1，回到步骤3；如果不越限，对换流站N进行调整，N＝N+1；步骤5：判断所有换流站是否调节完备，是则继续调节直流潮流控制器，然后结束；否则回到步骤3。本专利技术潮流计算步骤是：步骤1：输入原始数据并给定电压初值；步骤2：基于等效注入功率法对节点注入功率进行修正；步骤3：形成系统导纳参数矩阵；步骤4：列写功率方程求解有功功率不平衡量；步骤5：判断最大不平衡量是否小于设定的精度值，如果小于则计算节点功率和支路电流输出结果；如果大于所设定的精度值则形成雅可比矩阵，求解电压修正量，对初值进行修正并回到步骤2直到有功功率小于精度值。本专利技术由于直流潮流控制器一般安装在枢纽换流站的直流母线处，其潮流控制作用是换流站潮流控制的有效补充。本专利技术在考虑电网经济性的前提下，将网络损耗，静态电压稳定指标和电压偏移量加入到最优潮流的目标函数中，根据静态电压稳定分析方法的不同特点，选择以收敛潮流的雅可比矩阵的最小模特征值来表示当前系统工作点的静态稳定裕度，提出了改善交直流系统运行性能的含有直流潮流控制器的交直流混合系统优化模型及控制方法。附图说明图1是直流电网的控制架构图；图2是广义下垂控制方式图；图3是直流潮流控制器的拓扑结构图；图4是直流线路的线路电流变化图；图5是加入直流潮流控制器后的环网式直流电网等效图；图6是引入等效注入功率法的潮流计算流程图；图7是协调控制流程图；图8是专利技术的实施例舟山工程等效图；图9是优化前后各节点电压对比图；图10是优化前后目标函数对比图；图11是采用协调控制各换流站功率变化图；图12是采用协调控制时各节点电压变化图；图13是采用协调控制时DCPFC的功率变化图。具体实施方式经过探索与研究，基于柔性直流输电的直流电网技术以其灵活可控、适应性强等特点成为目前解决该问题的众多方案中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；(1)建立含有直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型；①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定裕度；②确定最优潮流数学模型中直流系统方程；③确定最优潮流数学模型中交流系统方程以及系统的约束条件；(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制；(1)调整换流站；(2)调整直流潮流控制器。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；(1)建立含有直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型；①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定裕度；②确定最优潮流数学模型中直流系统方程；③确定最优潮流数学模型中交流系统方程以及系统的约束条件；(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制；(1)调整换流站；(2)调整直流潮流控制器。2.根据权利要求1所述的交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：潮流模型的优化主要分为含直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型的建立和直流潮流控制器与换流站的协调配合；①含直流潮流控制器的交直流系统多目标潮流优化数学模型的建立包括：三个目标函数、交流系统方程以及直流系统方程；(1)目标函数：一、网损最小：式中:fQ表示系统的总网损；Pk.loss表示支路k的网损；Pi.loss表示第i个VSC的网损；gk表示支路k的电导，Ici为第i个VSC的电流；a、b、c是计算换流器损耗的系数；NB为所有支路集合；NVSC为VSC节点集合；PDCPFC.loss表示直流潮流控制器的损耗；NC为加装直流潮流控制器的换流站所连接的所有支路集合；Uk为线路中换流器两端电压值；Ik为加装直流潮流控制器的换流站所连接的线路的电流值；二、系统电压偏移量最小：式中，表示节点i的期望电压值，表示节点i的最大电压，表示节点i的最小电压；NA为所有节点集合；Uiline为潮流控制器的出口电压；在加入潮流控制器后，由于变比M的影响，导致相应的节点电压发生变化；三、静态电压稳定裕度最大：Max.vSM＝δmin(4)式中，δmin为收敛潮流的雅可比矩阵的最小奇异值；(2)交流系统方程：式中，该支路两端的电压幅值分别为ui和uj，θij为i、j两节点的相角差；PGi和PDi分别为节点i的有功发电功率和负荷功率；QGi和QDi分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；Gij和Bij分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；NPQ为PQ节点集合；Ni表示与节点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点；(3)直流系统方程：在加入直流潮流控制器后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国庆，王浩翔，王鹤，王振浩，陈厚合，边竞，辛业春，李卫国，杨洋，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22