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专利号: 2017113779898
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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:Pi'、Pj'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。

3.根据权利要求2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。