一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法及系统，应用于交直流混合微电网，包括：根据交直流混合微电网的有功损耗和电压偏差，构建用于运行优化的目标函数；基于目标函数，通过构建交直流混合微电网的潮流模型，获取用于运行优化的约束条件，依据多目标优化算法，并根据变压器损耗，优化交直流混合微电网的功率分配，用于提高交直流混合微电网整体运行效率；本发明专利技术可以直接计算变压器损耗，得到的功率损耗更加精确，有功利用效率更高，并能够根据变压器损耗优化功率分配，提高交直流混合微电网整体运行效率。本发明专利技术具有较强的实用价值，能够有效减小微电网损耗，提高电压运行水平。高电压运行水平。高电压运行水平。

【技术实现步骤摘要】
一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及交直流混合微电网优化
，尤其涉及一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，传统辐射状配电网已发展为分布式电源高渗透接入的有源配电网。分布式电源的广泛应用，同时带动了新型电力电子技术和装置的大量配置和使用。目前分布式电源多为直流发电或经简单整流后成为直流电源发电，因此有着分布式电源的高渗透率接入的交直流混合配电网成为趋势。
[0003]当前针对交直流混合微电网优化运行方法的缺失，造成基于多端口变流器运行交直流混合微电网资源调控能力差，无法高效调度新能源，同时传统配电台区变压器有着轻、重载问题，未考虑变压器运行效率的经济性，也存在着变压器快速老化的风险，为了解决变压器的经济运行问题，现有技术的解决方案是：将变压器经济运行区间作为约束，并以交流传输网损最小为目标设计目标函数，采用搜索算法对模型进行求解。同时采用能量快速平衡控制方法，对多端口变流器直流母线电压波动的问题进行抑制。
[0004]现有技术仅将变压器经济运行区间作为约束，以整体提升变压器运行效率，但并未以变压器效率最优即变压器损耗最低为目标，达成最大程度的变压器效率优化；同时，由于不同变压器经济运行区间不同，固定经济运行区间的变压器约束仅适用于单一变压器类型；其次现有技术中采用的能量快速平衡抑制方法，仅能在一定程度上消除有功指令变化对直流侧电压暂态冲击，抑制效果较差，影响交直流混合微电网中直流子网的稳定运行；最后现有技术未考虑直流配电微电网安全约束、直流配电微电网潮流模型等条件，同时搜索算法有着易陷入局部最优的缺点，难以达成全局最优。因此，急需设计一种计及变压器经济运行的多端口变流器交直流混联配电网多目标运行优化方法，在保障交直流混合微电网优化调度的同时提高变压器的运行效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术在交直流混合微电网多端SOP优化运行中的缺陷，本专利技术的目的是提出一种计及变压器经济运行的多端口变流器交直流混联配电网多目标运行优化方法，旨在优化交直流混合微电网运行的前提下，同时减弱传统配电台区功率不平衡与变压器轻、重载问题对微电网运行的影响。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，应用于交直流混合微电网，包括以下步骤：
[0007]根据交直流混合微电网的有功损耗和电压偏差，构建用于运行优化的目标函数，其中，有功损耗包括变压器网损和交直流混合微电网的支路网损；
[0008]基于目标函数，通过构建交直流混合微电网的潮流模型，获取用于运行优化的约束条件，依据多目标优化算法，并根据变压器损耗，优化交直流混合微电网的功率分配，用
于提高交直流混合微电网整体运行效率。
[0009]优选地，在构建目标函数的过程中，变压器网损表示为：
[0010][0011]其中，P
iT,L
表示第i台变压器的损耗功率；P
iT
表示第i台变压器的运行功率；P
0Z
表示变压器空载损耗功率；P
KZ
表示变压器额定负载功率损耗；β表示变压器负载率；S
N
表示变压器额定容量；表示变压器功率因数取0.95。
[0012]优选地，在构建目标函数的过程中，支路网损表示为：
[0013][0014]其中，f
L
为线性加权求和后的有功损耗目标函数值；f
loss,ac
为交流网络功率损耗；f
loss,dc
为直流网络功率损耗；f
loss,SOP
为SOP端口功率损耗；N
N,ac
为微电网中交流网络的节点数；N
N,dc
为微电网中直流网络的节点数；Ω(i)为节点i的相邻节点的集合；r
ij,ac
为交流支路ij的电阻；r
ij,dc
为直流支路ij的电阻；l
ij,ac
为流过交流支路ij的电流值的平方形式；l
ij,dc
为流过直流支路ij的电流值的平方形式。
[0015]优选地，在构建目标函数的过程中，电压偏差表示为：
[0016][0017]其中，f
v
为电压偏差目标函数值；N
N
为配电微电网中节点总数；u
i
为节点i的电压幅值的平方形式；为节点电压幅值的优化区间。
[0018]优选地，在构建潮流模型的过程中，潮流模型包括直流子网模型和交流子网模型，其中，直流子网模型表示为：
[0019][0020]交流子网模型表示为：
[0021][0022][0023][0024][0025]式中，Ω
b,ac
为交流子网的支路集合；x
ij,ac
为交流支路ij的电抗；u
i,ac
为每个交流节点i的电压值平方；P
ij,ac
和Q
ij,ac
分别交流子网第i节点流向第j节点的有功功率和无功功率；P
i,ac
和Q
i,ac
分别为交流子网第i节点汇入的总有功功率与总无功功率；和分别为交流子网第i节点上分布式电源输入和消耗的有功功率；和分别为交流子网第i节点上分布式电源注入和消耗的无功功率；Ω
b,dc
为直流子网的支路集合；x
ij,dc
为直流支路ij节点的电抗值；u
i,dc
为直流第i节点的电压平方；P
ij,dc
为直流第i节点流向直流第j节点的有功功率；P
i,dc
为直流第i节点上注入的总有功功率；和分别为直流第i节点上分布式电源输入及负荷消耗的功率。
[0026]优选地，在生成约束条件的过程中，约束条件包括交流子网安全运行约束、直流微电网安全运行约束、分布式电源运行约束和多端口变流器运行约束，其中，交流子网安全运行约束表示为：
[0027][0028]直流微电网安全运行约束表示为：
[0029][0030][0031]式中，和分别为交流微电网节点电压限值；为交流微电网支路电流最大限值；和分别为直流微电网最小、最大允许节点电压值；为直流微电网支路电流最大允许值；
[0032]分布式电源运行约束表示为：
[0033]P
iDG
＝PiD
G，ref
[0034]式中，P
iDG,ref
为第i节点处分布式电源的有功功率参考值；
[0035]多端口变流器运行约束表示为：
[0036][0037][0038][0039][0040][0041][0042][0043]式中，和分别为SOP在交流第i节点上注入的有功和无功功率；为多端口变流器在直流第h节点上注入的有功功率；P
iSOP,L
为第i节点处多端口变流器换流器的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，其特征在于，应用于交直流混合微电网，包括以下步骤：根据所述交直流混合微电网的有功损耗和电压偏差，构建用于运行优化的目标函数，其中，有功损耗包括变压器网损和所述交直流混合微电网的支路网损；基于所述目标函数，通过构建所述交直流混合微电网的潮流模型，获取用于运行优化的约束条件，依据多目标优化算法，并根据变压器损耗，优化所述交直流混合微电网的功率分配，用于提高交直流混合微电网整体运行效率。2.根据权利要求1所述一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，其特征在于：在构建目标函数的过程中，所述变压器网损表示为：其中，P
iT,L
表示第i台变压器的损耗功率；P
iT
表示第i台变压器的运行功率；P
0Z
表示变压器空载损耗功率；P
KZ
表示变压器额定负载功率损耗；β表示变压器负载率；S
N
表示变压器额定容量；表示变压器功率因数取0.95。3.根据权利要求2所述一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，其特征在于：在构建目标函数的过程中，所述支路网损表示为：其中，f
L
为线性加权求和后的有功损耗目标函数值；f
loss,ac
为交流网络功率损耗；f
loss,dc
为直流网络功率损耗；f
loss,SOP
为SOP端口功率损耗；N
N,ac
为微电网中交流网络的节点数；N
N,dc
为微电网中直流网络的节点数；Ω(i)为节点i的相邻节点的集合；r
ij,ac
为交流支路ij的电阻；r
ij,dc
为直流支路ij的电阻；l
ij,ac
为流过交流支路ij的电流值的平方形式；l
ij,dc
为流过直流支路ij的电流值的平方形式。4.根据权利要求3所述一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，其特征在于：在构建目标函数的过程中，所述电压偏差表示为：其中，f
v
为电压偏差目标函数值；N
N
为配电微电网中节点总数；u
i
为节点i的电压幅值的
平方形式；为节点电压幅值的优化区间。5.根据权利要求4所述一种计及变压器经济运行的多目标运行优化方法，其特征在于：在构建潮流模型的过程中，所述潮流模型包括直流子网模型和交流子网模型，其中，所述直流子网模型表示为：所述交流子网模型表示为：所述交流子网模型表示为：所述交流子网模型表示为：所述交流子网模型表示为：式中，Ω
b,ac
为交流子网的支路集合；x
ij,ac
为交流支路ij的电抗；u
i,ac
为每个交流节点i的电压值平方；P
ij,ac
和Q

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏波，张鹏，张兴，刘旭东，肖赫，范岳，武浩，赵阳，宋美琪，任凯奇，刘旺，赵洪山，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：