计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法技术方案

本发明专利技术公开计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，所述潮流优化方法包括优化模型以及优化模型的求解方法，优化模型的约束条件包括IPFC运行约束、系统运行约束以及双回线IPFC控制特性的等式约束和不等式约束。优化模型的目标函数同时考虑了电网的经济性和静态安全性，约束条件除了常规的运行约束外，还将双回线IPFC控制特性的相关约束考虑进来，优化模型较为全面、严谨；考虑的IPFC的控制特性不同于已有研究中保持故障前后IPFC注入电压不变，而是尽量地保证故障前后IPFC所在输电断面的潮流不变；所考虑的IPFC控制特性更加贴合工程实际，准确地计及了IPFC的控制特性。准确地计及了IPFC的控制特性。准确地计及了IPFC的控制特性。

【技术实现步骤摘要】
计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定及控制
，具体是一种计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法。

技术介绍

[0002]线间潮流控制器(interline power flow controller，IPFC)是第三代FACTS器件的典型代表。IPFC串联于多条线路，可以解决负荷密集型受端电网输电廊道稀缺、潮流分布不均导致的断面输电能力受限等一系列输电难题。双回线的IPFC较之传统的单回线IPFC，在容错性方面有明显的提高。当传统的单回线IPFC所在串联线路发生N
‑
1故障时，故障线路上的串联换流器很可能会失去对故障线路的控制，从而导致系统的潮流安全受到威胁；而对于双回线的IPFC，当IPFC所在串联线路发生N
‑
1故障时，由于其双回并联结构，与故障线路并联的另一回线上的串联换流器仍可发挥其潮流调控作用，具有很好的容错型。
[0003]然而，目前关于含IPFC的潮流优化问题研究中，采用的IPFC模型均隐含假设IPFC注入电压在偶发事件前后保持不变，双回线IPFC也是如此。而在实际运行中，IPFC通常在毫秒级时间内快速调整注入电压，使受控线路潮流在突发事件发生后保持不变。模型假设与实际操作的不一致不可避免地会带来误差，导致控制决策不当。在某些情况下，这种控制决策甚至会威胁系统安全，如线路潮流越限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化模型及方法，优化模型的目标函数同时考虑了电网的经济性和静态安全性，约束条件除了常规的运行约束外，还将双回线IPFC控制特性的相关约束考虑进来，优化模型较为全面、严谨；考虑的IPFC的控制特性不同于已有研究中保持故障前后IPFC注入电压不变，而是尽量地保证故障前后IPFC所在输电断面的潮流不变；所考虑的IPFC控制特性更加贴合工程实际，准确地计及了IPFC的控制特性。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，所述潮流优化方法包括优化模型以及优化模型的求解方法，优化模型的约束条件包括IPFC运行约束、系统运行约束以及双回线IPFC控制特性的等式约束和不等式约束。
[0007]进一步的，所述优化模型的目标函数包括经济性子函数和安全性子函数。
[0008]进一步的，所述双回线IPFC控制特性的约束中，IPFC及其所在串联线路正常工作时，IPFC的控制特性表示为：IPFC所在线路的有功和无功潮流目标值设置为给定的有功和无功值，即：
[0009][0010]式中，P
mj
+jQ
mj
表示线路mj的潮流，P
nj
+jQ
nj
表示线路nj的潮流，P
pk
+jQ
pk
表示线路pk
的潮流，P
qk
+jQ
qk
表示线路qk的潮流；P
1ref
+jQ
1ref
为受控线路1的目标潮流，P
2ref
+jQ
2ref
为受控线路2的目标潮流。
[0011]进一步的，所述双回线IPFC控制特性的约束中，IPFC所在串联线路发生N
‑
1故障时，则该故障回线的串联换流器将失去控制作用，而与该故障回线并联的另一回线的串联换流器和非故障侧两回线的串联换流器发挥控制作用；对于故障侧，为保持故障前后IPFC所在的输电断面潮流变化最小，将与该故障回线并联的另一回线的有功和无功潮流目标值设为故障前的两倍，若设为两倍值导致该回线潮流越限，则将该回线的潮流设定为其最大额定容量；假设线路nj发生N
‑
1故障，有：
[0012][0013]P
pk(c)
+jQ
pk(c)
＝P
qk(c)
+jQ
qk(c)
＝P
2ref
+jQ
2ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0014]式中，(
·
)
(c)
表示故障后的变量；S
mjmax
为线路mj的容量，为线路mj的功率因数；
[0015]而对于非故障侧的两回线，保持其控制目标值和故障前的一致即：
[0016][0017]进一步的，所述双回线IPFC为具有并联侧换流器的双回线IPFC，两组串联的换流器分别调控两条双回线线路，并联侧换流器维持IPFC内部有功交互平衡，并提供无功功率支撑。
[0018]进一步的，建立双回线IPFC的稳态运行模型需要满足功率平衡约束；根据传统功率注入模型，IPFC串联侧附加虚拟节点m，n，p，q的注入功率表示为：
[0019][0020]式中，记h∈{m，n，p，q}，P
hjt
表示节点m,n,p,q的有功注入功率，Q
hjt
表示节点m,n,p,q的无功注入功率，V
h
表示节点m,n,p,q的电压幅值，θ
h
表示节点m,n,p,q的电压相角，V
seih
为四回线路串联换流器输出电压的幅值，θ
seih
为四回线路串联换流器输出电压的相角，X
seih
为线路串联耦合换流器等效阻抗；
[0021]节点i的注入功率表示为：
[0022][0023]式中，P
ijt
表示节点i的有功注入功率，Q
ijt
表示节点i的无功注入功率，V
i
表示节点i的电压幅值，θ
i
表示节点i的电压相角，V
sr
∠θ
sr
,X
sr
分别为并联侧换流器的输出电压和等效电抗；
[0024]IPFC满足所有变流器有功守恒：
[0025][0026]式中，分别为并联侧换流器流过的电压和电流相量，分别为四回线路串联换流器的输出电压相量和流过的电流相量。
[0027]进一步的，计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，所述优化模型的求解方法包括以下步骤：
[0028]S1:输入网络数据和N
‑
1故障集，初始化种群；
[0029]S2：将粒子的值赋给控制变量，控制变量包括IPFC控制线路的潮流目标值、可调发电机出力、PV节点电压；
[0030]S3：在系统正常运行情况下进行含IPFC的潮流计算；根据潮流计算结果判断是否满足不等式约束，若满足，转至S4；若不满足，在该粒子的适应度值上加上惩罚项，并转至S4；
[0031]S4：进行N
‑
1预想故障排序；
[0032]S5：在第j个N
‑
1故障下进行考虑双回线IP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述潮流优化方法包括优化模型以及优化模型的求解方法，优化模型的约束条件包括IPFC运行约束、系统运行约束以及双回线IPFC控制特性的等式约束和不等式约束。2.根据权利要求1所述的计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述优化模型的目标函数包括经济性子函数和安全性子函数。3.根据权利要求1所述的计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化模型，其特征在于，所述双回线IPFC控制特性的约束中，IPFC及其所在串联线路正常工作时，IPFC的控制特性表示为：IPFC所在线路的有功和无功潮流目标值设置为给定的有功和无功值，即：式中，P
mj
+jQ
mj
表示线路mj的潮流，P
nj
+jQ
nj
表示线路nj的潮流，P
pk
+jQ
pk
表示线路pk的潮流，P
qk
+jQ
qk
表示线路qk的潮流；P
1ref
+jQ
1ref
为受控线路1的目标潮流，P
2ref
+jQ
2ref
为受控线路2的目标潮流。4.根据权利要求1所述的计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述双回线IPFC控制特性的约束中，IPFC所在串联线路发生N
‑
1故障时，则该故障回线的串联换流器将失去控制作用，而与该故障回线并联的另一回线的串联换流器和非故障侧两回线的串联换流器发挥控制作用；对于故障侧，为保持故障前后IPFC所在的输电断面潮流变化最小，将与该故障回线并联的另一回线的有功和无功潮流目标值设为故障前的两倍，若设为两倍值导致该回线潮流越限，则将该回线的潮流设定为其最大额定容量；假设线路nj发生N
‑
1故障，则：P
pk(c)
+jQ
pk(c)
＝P
qk(c)
+jQ
qk(c)
＝P
2ref
+jQ
2ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，(
·
)
(c)
表示故障后的变量；S
mjmax
为线路mj的容量，为线路mj的功率因数；而对于非故障侧的两回线，保持其控制目标值和故障前的一致即：5.根据权利要求1所述的计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述双回线IPFC为具有并联侧换流器的双回线IPFC，两组串联的换流器分别调控两条双回线线路，并联侧换流器维持IPFC内部有功交互平衡，并提供无功功率支撑。6.根据权利要求5所述的计及双回线IPFC控制特性的电力系统潮流优化方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴熙，陆瑶，王瑞，刘奕晨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：