一种基于准稳态的多尺度交直流系统电压校正控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于准稳态的多尺度交直流系统电压校正控制方法，属于电力系统安全和控制技术领域。首先将交流系统的故障类型、直流系统控保装置的特性按一定尺度分类整合，一一对应，在此基础上分尺度求解电压安全域，并通过每个尺度对应的直流系统控保装置对越限电压进行校正控制。本发明专利技术充分考虑了直流系统控保装置的调节特性，通过使控保装置与交流系统故障一一对应的方式很好地增加了电压调节的灵活性，并在一定程度上较传统AVC方式提高了电压调控能力，更是通过考虑动作代价的方式提高了电网运行的经济型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于准稳态的多尺度交直流系统电压校正控制方法
本专利技术涉及一种基于准稳态的多尺度交直流电压调节方法，属于电力系统电压控制

技术介绍
近几年来，我国正经历一场大的电力系统变革，随着输电系统规模越来越大，输送容量越来越多，交流系统与直流系统之间复杂的相互作用导致的电压安全问题越来越突出。交流系统的扰动，不仅会造成换流站无功消耗剧烈变化，甚至导致直流闭锁，因此系统运行时应充分考虑多预想故障的N-1安全性，从而保证系统正常且安全的运行。传统的电压校正控制是保证系统安全的常用方法，其通常由交流系统的自动电压控制装置完成，但是自动电压控制装置的调节特性较为单一，无法根据扰动的特性做出针对性的校正策略，可能造成经济损失甚至影响系统的安全运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处提出一种基于准稳态的多尺度交直流电压调节方法，该方法可以充分利用交直流系统彼此的交互作用，通过直流系统良好的调控能力应对电压波动，从而达到增强交直流系统运行安全性、经济性的目的。本专利技术提出的基于准稳态的多尺度交直流电压调节方法，该方法包括以下步骤：(1)将交直流系统中交流系统的故障类型及直流系统的控保装置从频率、严重性和时长等方面进行分类，并划分为三个尺度。首先是ts尺度，故障发生的频率较高且造成影响较低，直流系统由响应速度快、调节范围小、对系统几乎没有影响且成本低的整流侧触发角、逆变侧熄弧角与两侧的换流变分接头参与调节；其次是tm尺度，扰动发生频率较低且造成影响较大，直流系统由响应速度较快、调节范围较大、动作后对系统有一定影响且成本较高的两侧无功补偿装置与整流侧极限触发角、逆变侧极限熄弧角进行调节；最后是tl尺度，扰动发生频率极小且造成影响极大，此时通过响应速度较慢、调整范围大、动作后对系统有较大影响且动作成本高的人工调整直流系统控制参数方式进行调节。在此基础上分别搭建交直流混联系统多尺度电压安全域优化模型，具体过程如下：(1-1)建立ts尺度下的多尺度交直流系统电压安全域目标函数如下：其中，下标i,j分别表示交直流系统中直流系统的整流侧与逆变侧，规定电流正方向为i指向j，ac为交流系统缩写，dc为直流系统缩写，reg为常规运行模式，CS为换流站变压器，为交直流系统中直流系统两侧的换流变变比，分别表示直流系统整流侧的触发角的余弦值和直流系统逆变侧熄弧角的余弦值，Bi,j分别表示交直流系统中直流系统与交流系统之间的换流站整流侧和逆变侧的桥数，Idc为直流系统的直流电流，分别表示直流系统的整流侧和逆变侧的平波电抗，为直流系统整流侧和逆变侧的电压；设定求解上述电压安全域模型的边界条件如下：交流系统潮流约束为：其中，k表示第k个预想故障下的潮流约束，Pdc(Eac,Xdc),Qdc(Eac,Xdc)分别表示交流系统与直流系统相联节点的有功功率和无功功率注入量，Xdc为直流系统状态变量，包括直流系统整流侧电压、逆变侧电压和直流电流等，分别为考虑“N-1”情况后交直流系统的潮流分布有功功率和无功功率的变化，“N-1”为判定电力系统安全性的一种准则，又称单一故障安全准则，N表示交直流系统中交流系统值节点的编号，θ、V为交流系统中节点的状态变量，B、T为直流系统中支路导纳和分接头变比；交直流系统中直流系统的潮流约束：其中：表示直流系统两端电压幅值；表示直流系统两端空载线电压幅值；交直流系统中交流系统的电压安全约束：其中：N为交直流系统中交流系统值节点的编号，Δvk表示发生N-1故障后交流系统节点电压的变化，分别表示交流系统中离线节点电压安全域的最小值和最大值；交直流系统中直流系统电压和电流安全约束：Idc≥Iic_min其中：为直流系统两端的过电压限值，Iic_min为直流系统的最小断续电流；电压安全域模型的控制量约束：其中：分别表示直流系统两端角度可调节范围的最小值和最大值，分别表示直流系统两端换流变分接头可调节范围的最小值和最大值；交直流系统中交流系统的扰动约束：其中：分别表示预想故障导致的交流系统节点的有功功率增长限制和无功功率增长限制；(1-2)建立tm尺度下的交直流系统电压安全域目标函数如下：其中：其中：分别表示直流系统两侧极限触发角的余弦值和熄弧角的余弦值；交直流系统中交流系统潮流约束：交直流系统中直流系统的潮流约束：交直流系统中交流系统的电压安全约束：交直流系统中直流系统电压和电流安全约束：Idc≥Iic_min控制量约束：式中：表示最大最小角度可调节范围的最小最大值；无功补偿装置最大可调解容量。扰动约束：式中：预想故障导致有功无功负荷增长限制。最后是tl尺度，选取直流系统控制参数、触发角(熄弧角)与换流变分接头为控制量，模型为：其中：式中：为不同控制方式下直流系统的控制参数；交直流系统中直流系统的潮流约束：交直流系统中交流系统的电压安全约束：交直流系统中直流系统电压和电流安全约束：Idc≥Iic_min控制量约束：Pdc＞Pdc_min扰动约束：式中：为预想故障导致有功无功负荷增长限制；(2)根据从准稳态的交直流系统的调度中心获取系统运行实时数据和系统拓扑关系，求解各类控制方式对电压的灵敏度方程，包括以下步骤：(2-1)建立ts尺度下的动作方式灵敏度方程如下：其中：式中：为ts尺度下的灵敏度矩阵，为控制变量，为交直流系统中直流系统两侧的换流变变比，分别表示直流系统整流侧的触发角的余弦值和直流系统逆变侧熄弧角的余弦值；(2-2)建立tm尺度下的动作方式灵敏度方程如下：其中：式中，为无功补偿装置作为控制变量的灵敏度方程，由摄动法求解；为以Alim为控制变量的灵敏度方程；表示已调至极限的变比。(2-2)建立tl尺度下的动作方式灵敏度方程如下：其中：式中，为对应tl尺度的灵敏度方程；G为直流系统节点导纳矩阵，下标V，P，I，A分别表示直流系统四种控制方式：定电压、定功率、定电流以及定熄弧角；上标SP为直流系统控制参数；h为直流系统潮流方程；B为直流系统换流器桥数；(3)根据上述步骤(1)得到的交直流系统的电压安全域，以及上述步骤(2)的灵敏度方程，建立交直流系统的越限电压校正控制优化模型如下：其中：λs,m,l＝λtλaλeλc，λt、λa、λe、λc分别为划分标准：响应速度、调节范围、动作后对的影响及成本的代价系数，λs,m,l为三种尺度总代价系数，为交直流系统节点电压所需调节量，为每个尺度的交直流系统节点电压所需调节量，ΔE＝EVSR+ΔEexp为交直流系统节点电压调节期望值。电压调节能力约束为：其中为ts尺度对应直流系统控保装置调节能力上限，为tm尺度对应直流系统控保装置调节能力上限，为tl尺度对应直流系统控保装置调节能力上限；电压安全约束为：其中：分别为上述步骤(2)中的电压安全域的上限和下限；(4)对上述步骤(3)的多尺度交直流系统的越限电压校正控制优化模型进行迭代求解，包括以下步骤：(4-1)设定交直流系统的预想故障集，将预想故障集中的不同故障类型分类，并按故障发生频率、故障影响严重程度和故障发生时间分为不同尺度；(4-2)设定交直流系统的PQ、PV节点状态变量的初始值，模拟ts尺度预想故障集中的各类故障，求解得到交直流系统的交流潮流及交直流系统耦合节点电压E；(4-3)将上述交直流系统耦合节点电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于准稳态交直流系统电压校正的多尺度控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将交直流系统中交流系统的故障类型及直流系统的控保装置从频率、严重性和时长等方面进行分类，并划分为三个尺度，分别建立交直流系统各尺度的电压安全域优化模型，具体过程如下：(1‑1)建立ts尺度下的交直流系统电压安全域目标函数如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于准稳态交直流系统电压校正的多尺度控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将交直流系统中交流系统的故障类型及直流系统的控保装置从频率、严重性和时长等方面进行分类，并划分为三个尺度，分别建立交直流系统各尺度的电压安全域优化模型，具体过程如下：(1-1)建立ts尺度下的交直流系统电压安全域目标函数如下：其中，下标i,j分别表示交直流系统中直流系统的整流侧与逆变侧，规定电流正方向为i指向j，ac为交流系统缩写，dc为直流系统缩写，reg为常规运行模式，CS为换流站变压器，为交直流系统中直流系统两侧的换流变变比，分别表示直流系统整流侧的触发角的余弦值和直流系统逆变侧熄弧角的余弦值，Bi,j分别表示交直流系统中直流系统与交流系统之间的换流站整流侧和逆变侧的桥数，Idc为直流系统的直流电流，分别表示直流系统的整流侧和逆变侧的平波电抗，为直流系统整流侧和逆变侧的电压；设定求解上述电压安全域模型的边界条件如下：交流系统潮流约束为：其中，k表示第k个预想故障下的潮流约束，Pdc(Eac,Xdc),Qdc(Eac,Xdc)分别表示交流系统与直流系统相联节点的有功功率和无功功率注入量，Xdc为直流系统状态变量，包括直流系统整流侧电压、逆变侧电压和直流电流等，分别为考虑“N-1”情况后交直流系统的潮流分布有功功率和无功功率的变化，“N-1”为判定电力系统安全性的一种准则，又称单一故障安全准则，N表示交直流系统中交流系统值节点的编号，θ、V为交流系统中节点的状态变量，B、T为直流系统中支路导纳和分接头变比；交直流系统中直流系统的潮流约束：其中：表示直流系统两端电压幅值；表示直流系统两端空载线电压幅值；交直流系统中交流系统的电压安全约束：其中：N为交直流系统中交流系统值节点的编号，Δvk表示发生N-1故障后交流系统节点电压的变化，分别表示交流系统中离线节点电压安全域的最小值和最大值；交直流系统中直流系统电压和电流安全约束：Idc≥Iic_min其中：为直流系统两端的过电压限值，Iic_min为直流系统的最小断续电流；电压安全域模型的控制量约束：其中：分别表示直流系统两端角度可调节范围的最小值和最大值，分别表示直流系统两端换流变分接头可调节范围的最小值和最大值；交直流系统中交流系统的扰动约束：其中：分别表示预想故障导致的交流系统节点的有功功率增长限制和无功功率增长限制；(1-2)建立tm尺度下的交直流系统电压安全域目标函数如下：其中：其中：分别表示直流系统两侧极限触发角的余弦值和熄弧角的余弦值；交直流系统中交流系统潮流约束：交直流系统中直流系统的潮流约束：交直流系统中交流系统的电压安全约束：交直流系统中直流系统电压和电流安全约束：Idc≥Iic_min控制量约束：式中：分别表示最大角度和最小角度可调节范围的最小值和最大值；无功补偿装置最大可调解容量；扰动约束：式中：预想故障导致有功无功负荷增长限制；最后是tl尺度，选取直流系统控制参数、触发角与换流变分接头为控制量，模型为：其中：式中：为不同控制方式下直流系统的控制参数；交直流系统中直流系统的潮流约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，范士雄，孙宏斌，韩巍，郭庆来，行舟，葛惠阳，王玮，吴文传，张鹏，秦杰，王伟，
申请(专利权)人：清华大学，中国电力科学研究院有限公司，国网甘肃省电力公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11