本发明专利技术公开一种考虑VSC无功越限调整策略的混联电网概率潮流算法。针对VSC发生无功越限时，若VSC输出无功功率调整策略设计不当，将导致交直流交替迭代次数大幅增加，从而严重降低概率潮流分析速度的问题；提出一种新的VSC输出无功功率的调整策略，并研究了考虑VSC无功越限调整策略的交直流混联电网概率潮流算法。该算法应用蒙特卡洛仿真法模拟新能源出力及负荷的不确定性。同时，由于VSC输出无功功率调整得当，使得在蒙特卡洛仿真法的各次确定性计算中交直流交替迭代次数大幅减少，从而显著地提高了概率潮流分析的速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统分析与计算领域。
技术介绍
电压源型的直流输电技术(VSC-HVDC)因其具有独立控制有功与无功、运行方式灵活、能够向无源电网供电、换向可靠性高、动态响应速度快等优点，逐步成为当前工程应用领域的热点。并且，随着全控型电力电子器件的发展、控制方式的成熟，VSC-HVDC技术在未来电网中拥有更加广阔的应用前景。与此同时，大量的新能源，如光伏发电、风电、潮汐发电，接入电网。由于新能源出力具有强烈的波动性与间歇性，随着大量新能源的并网与VSC-HVDC线路的相继投运，交直流混联电网的稳定运行必将受到影响。概率潮流作为电力系统不确定性分析的重要工具，其能够充分考虑交直流混联电网运行过程中的随机因素，为交直流混联电网的经济运行、可靠性及安全稳定分析等提供全面、重要的参考信息，理论上可以提供作为解决上述问题的路径。目前，概率潮流算法一般可以分为三类：蒙特卡罗仿真法、近似法、解析法。其中蒙特卡洛仿真法与近似法都是以确定性的潮流计算为基础，是本专利技术所涉及到的
例如，现有的论文中，研究了一种确定性运行场景下考虑VSC容量限制的交直流混联电网的交替迭代潮流算法。该算法的主要缺点是：当VSC发生无功越限时，由于VSC输出无功功率调整策略设计不当，导致交流母线电压与直流系统输出无功功率数值之间会发生交替振荡，从而使得交直流交替迭代次数大幅增加。显然，当单次确定性潮流计算中VSC易发生无功越限时，概率潮流分析的速度将会受到严重的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决当VSC发生无功越限时，概率潮流分析的计算速度受到严重影响的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种考虑VSC无功越限调整策略的交直流电网概率潮流算法，该方法提出一种新的VSC输出无功功率的调整策略，并研究了考虑VSC无功越限调整 策略的交直流混联电网概率潮流算法。该算法应用蒙特卡洛仿真法模拟新能源出力及负荷的不确定性。同时，由于VSC输出无功功率调整得当，使得在蒙特卡洛仿真法的各次确定性计算中交直流交替迭代次数大幅减少，从而显著地提高了概率潮流分析的速度。交直流混联电网中，接入新能源发电站，所述新能源发电站的输出功率具有不确定性；所述交直流混联电网中存在至少两个含电压源换流站(VSC)的直流系统，这些电压源换流站即为一个电压源换流站群组；所述电压源换流站群组中的每一个电压源换流站采用下标e编号，分别记为VSCe，e＝1、2、……n，n为大于或等于2的自然数；1)获取交直流混联电网的新能源发电站的有功输出功率PM的概率密度函数f(PM)；获取交直流混联电网的负荷PL的概率密度函数f(PL)；2)选定交直流混联电网中任意一个VSC充当整个直流网络的有功功率平衡调节器,记为VSC1；选定VSC1的控制策略为：a)定直流电压ud1、定无功功率Qs1控制；或b)定直流电压ud1、定母线电压控制,的初始值为k为迭代次数；选定除VSC1以外的VSC的控制策略为：c)定有功功率Psj、定无功功率Qsj控制；或d)定有功功率Psj、定母线电压控制，的初始值为3)VSC1吸收的有功功率的初始值为估计值针对所述交直流混联电网中的交流电网部分进行交流潮流计算，得出控制方式为b)或d)的电压源换流站所需发出的无功功率，这些电压源换流站为所述电压源换流站群组中的全部或部分电压源换流站，用VSCi来表示，对应的无功功率用Qsi表示；其中：下标i为控制方式为b)或d)的电压源换流站在所述电压源换流站群组中的编号；4)判断VSCi所需发出的无功功率Qsi是否越限：计算VSCi所能发出无功功率的最大值Qsimax： 的初始值为如果|Qsi|≤Qsimax则结束；如果|Qsi|＞Qsimax，VSCi无功越限，将原为PV节点的VSCi交流母线设置成PQ节点，并设置Mi＝1，Mi为VSCi的调制度，转步骤5)；5)VSCi所发出的无功功率的初始值为估计值依据和针对所述交直流混联电网中的交流电网部分进行交流潮流计算，得出VSCi的交流母线电压6)利用步骤5)交流潮流计算的结果，计算所述电压源换流站群组中的每一个电压源换流站的控制参数的初值，即VSCe对应的控制参数的初值针对所述交直流混联电网中的直流电网部分进行直流系统潮流计算；7)根据步骤6)的直流系统潮流计算，得出与对应的以及与对应的并进行收敛性判断：若算法收敛，则输出步骤6)的直流系统潮流计算的结果；若不收敛，则进入下一步；收敛判断的依据是，如果则收敛，通常地，ε＝10－5。8)跳转到步骤5)，并以k+1来更新k，其中： 本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，以下以光伏发电站为例，对上述算法进行分析：(1)建立光伏电站输出功率及负荷的概率模型1)光伏电站输出功率概率模型本专利技术以光伏电站出力为例子说明新能源出力的不确定性。据统计，在一定时间段内太阳能电池方阵输出有功功率的概率密度函数成Beta分布，其概率密度函数为：其中，PM为光伏电站的输出有功功率；PMmax为光伏电站的最大有功输出功率；α与β是Beta分布的形状参数；Γ为Gamma函数。光伏发电系统的无功调节能力是有限制的，取决于光伏逆变器的 容量和光伏电站所发的有功功率，其关系为：其中，SN表示光伏并网逆变站的容量，|QM|表示光伏电站发出无功功率。2)负荷的概率模型负荷服从以基态负荷为均值，标准差为5％正态分布，其概率密度函数为：其中，μP表示基态负荷中的有功功率大小，σ表示标准差。(2)基于蒙特卡洛仿真法抽取输入变量的样本基于matlab仿真平台中betarnd函数和normrnd函数可以生成符合光伏电站有功出力和负荷的概率密度分布特征的随机变量。1)光伏电站出力PM＝PMmax×betarnd(α,β,[M,N]) (4)其中，PM表示生成光伏电站有功出力的样本，M和N分别表示生成PM的行和列。已知PM，通过公式(2)可以求得光伏电站的无功出力。2)负荷PL＝normrnd(μP,σ,[m,n]) (5)其中，PL表示生成负荷中有功功率的样本,m和n分别表示生成PL的行和列。负荷中的无功功率为：其中：QL表示负荷中无功功率样本，μQ表示基态负荷中无功功率的大小。(3)VSC的稳态模型及控制方式1)VSC的稳态模型第i个VSC中，Rci为换流器和换流变压器的等效电阻，Xci为换 流变压器的电抗，Xfi表示滤波电抗。注入到VSCi中的有功、无功功率为Psi，Qsi；VSCi交流母线电压为输入换流桥的基波电压向量为其中δi为滞后的角度；udi为直流母线电压，idi表示直流母线电流。为了便于讨论，还需要定义了VSCi中的以下两个新变量为：于是，交流母线与VSCi之间传输的有功功率和无功功率可以表示为：式中：μi为与脉宽调制方式相关的直流电压利用率；Mi表示换流器的调制度。由式(8)(9)可得：由于换流变压器和换流器电阻损耗已经由电阻Rci等效，所以注入换流桥的有功功率和直流侧的有功功率相等。那么对应的等式为：直流系统内部满足基尔霍夫电流定律，对应的方程为：其中gdij为消去联络节点后直流网络节点导纳矩阵中连接VSCi和VSCj直流线路电导的元素；nc为网络中电压源换流器的个数。将式(10)(11)(12)(13)用泰勒级本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种考虑VSC无功越限调整策略的交直流电网概率潮流算法，其特征在于:交直流混联电网中，接入新能源发电站，所述新能源发电站的输出功率具有不确定性；所述交直流混联电网中存在至少两个含电压源换流站(VSC)的直流系统，这些电压源换流站即为一个电压源换流站群组；所述电压源换流站群组中的每一个电压源换流站采用下标e编号，分别记为VSCe，e＝1、2、……n，n为大于或等于2的自然数；1)获取交直流混联电网的新能源发电站的有功输出功率PM概率密度函数f(PM)；获取交直流混联电网的负荷PL的概率密度函数f(PL)；2)选定交直流混联电网中任意一个VSC充当整个直流网络的有功功率平衡调节器,记为VSC1；选定VSC1的控制策略为：a)定直流电压ud1、定无功功率Qs1控制；或b)定直流电压ud1、定母线电压控制,的初始值为k为迭代次数；选定除VSC1以外的VSC的控制策略为：c)定有功功率Psj、定无功功率Qsj控制；或d)定有功功率Psj、定母线电压控制，的初始值为j＝2、……n；3)VSC1吸收的有功功率的初始值为估计值针对所述交直流混联电网中的交流电网部分进行交流潮流计算，得出控制方式为b)或d)的电压源换流站所需发出的无功功率，这些电压源换流站为所述电压源换流站群组中的全部或部分电压源换流站，用VSCi来表示，对应的无功功率用Qsi表示；其中：下标i为控制方式为b)或d)的电压源换流站在所述电压源换流站群组中的编号；4)判断VSCi所需发出的无功功率Qsi是否越限：计算VSCi所能发出无功功率的最大值Qsimax：的初始值为如果|Qsi|≤Qsimax则结束；如果|Qsi|＞Qsimax，VSCi无功越限，将原为PV节点的VSCi交流母线设置成PQ节点，并设置Mi＝1，Mi为VSCi的调制度，转步骤5)；5)VSCi所发出的无功功率的初始值为估计值依据和针对所述交直流混联电网中的交流电网部分进行交流潮流计算，得出VSCi的交流母线电压6)利用步骤5)交流潮流计算的结果，计算所述电压源换流站群组中的每一个电压源换流站的控制参数的初值，即VSCe对应的控制参数的初值e＝1、2、……n，针对所述交直流混联电网中的直流电网部分进行直流系统潮流计算；7)根据步骤6)的直流系统潮流计算，得出与对应的以及与对应的并进行收敛性判断：若算法收敛，则输出步骤6)的直流系统潮流计算的结果；若不收敛，则进入下一步；8)跳转到步骤5)，并以k+1来更新k，其中：...
【技术特征摘要】
1.一种考虑VSC无功越限调整策略的交直流电网概率潮流算法，其特征在于:交直流混联电网中，接入新能源发电站，所述新能源发电站的输出功率具有不确定性；所述交直流混联电网中存在至少两个含电压源换流站(VSC)的直流系统，这些电压源换流站即为一个电压源换流站群组；所述电压源换流站群组中的每一个电压源换流站采用下标e编号，分别记为VSCe，e＝1、2、……n，n为大于或等于2的自然数；1)获取交直流混联电网的新能源发电站的有功输出功率PM概率密度函数f(PM)；获取交直流混联电网的负荷PL的概率密度函数f(PL)；2)选定交直流混联电网中任意一个VSC充当整个直流网络的有功功率平衡调节器,记为VSC1；选定VSC1的控制策略为：a)定直流电压ud1、定无功功率Qs1控制；或b)定直流电压ud1、定母线电压控制,的初始值为k为迭代次数；选定除VSC1以外的VSC的控制策略为：c)定有功功率Psj、定无功功率Qsj控制；或d)定有功功率Psj、定母线电压控制，的初始值为j＝2、……n；3)VSC1吸收的有功功率的初始值为估计值针对所述交直流混联电网中的交流电网部分进行交流潮流计算，得出控制方式为b)或d)的电压源换流站所需发出的无...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐俊杰，彭穗，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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