基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法，本发明专利技术建立了含CSC-HVDC和VSC-HVDC的混合直流系统最优潮流的模型。本发明专利技术在CSC-HVDC和VSC-HVDC稳态模型的基础上，提出了一种适用于预测校正内点法的混合交直流系统的OPF模型。该模型将CSC-HVDC和VSC-HVDC直流网络与交流系统进行结合，对混合交直流系统进行联立求解。本发明专利技术提供的方法明显减少迭代次数，收敛速度明显提高，这样有效的加快了获取直流系统最优潮流的速度。

【技术实现步骤摘要】
基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法
专利技术属于电力系统运行和控制
，特别涉及一种基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法。
技术介绍
随着电网建设的发展，直流输电在电力系统的研究和电网的实际运行中正扮演着越来越重要的角色。传统高压直流输电，以电流源换流器(currentsourceconverter，CSC)为基础，具有输送容量大、成本低廉、技术成熟等优点，但存在换相失败、控制方式不灵活等问题。新型高压直流输电，以电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)为基础，具有无换相失败、控制方式灵活等优点，且可直接向孤立的远负荷点输送用电，但存在成本较贵、输送容量较低等缺点。为了扩展直流输电适用性，充分利用CSC和VSC各自的优点，国内外专家学者对此展开了大量的研究工作，提出了混合连接不同类型直流输电系统的构想并对系统进行仿真分析，提出了控制策略，验证了混合交直流输电的稳定性。世界上绝大多数的直流输电系统是传统直流输电系统，在其基础上串联和并联新型直流输电，这将大大提高直流输电的经济性和技术性，但是现在还没有方法可以有效，快速的获得含混合直流输电的电力系统最优潮流。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种能够快速获得混合直流输电系统最优潮流方法。技术方案：本专利技术提供了一种基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法，包括以下步骤：步骤1：将CSC-HVDC和VSC-HVDC系统接入到电网，根据CSC和VSC稳态模型建立含混合直流输电的电力系统最优潮流模型：obj.min.f(x)s.t.h(x)＝0式中，f(x)为目标函数，h(x)为等式约束条件，g(x)为不等式约束条件，g为不等式约束条件的下限，为不等式约束条件的上限；步骤2：获取电力系统的网络参数；步骤3：根据步骤1中建立的含混合直流输电的电力系统最优潮流模型，构造拉格朗日函数如下：其中y＝[y1,…,ym]T为等式约束的拉格朗日乘子，z＝[z1,…,zr]T、w＝[w1,…,wr]T为不等式约束的拉格朗日乘子，l＝[l1,…,lr]T、u＝[u1,…,ur]T为不等式约束的松弛变量，μ是障碍函数的罚因子；步骤4：程序初始化，设置状态量设置初值、拉格朗日乘子初值和罚因子初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵、恢复迭代计数器k′＝1、设置精度要求和最大迭代次数Kmax；步骤5：定义对偶间隙CGap＝lTz-uTw，计算出CGap的值并判断CGap的值是否满足步骤4中设定的精度要求ε，若满足，则输出计算结果并停止执行后续步骤，若不满足，则继续执行步骤6；步骤6：根据公式μ＝σCGap/2r计算扰动因子μ，其中，中心参数σ的动态估计方法为：步骤601：设定中心参数σ＝0；步骤602：求解以下方程，得到仿射方向Δxaff,Δlaff,Δuaff,Δyaff,Δzaff,Δwaff：其中：Δxaff、Δyaff、Δzaff、Δlaff、Δuaff、Δwaff分别为x、y、z、l、u、w的仿射方向修正量，是一个数学符号，表示偏导的转置；步骤603：确定仿射方向的迭代步长：步骤604：根据下列方程计算仿射方向的互补间隙步骤605：动态估计中心参数：步骤7：校正步骤：对互补松弛条件进行修正：相应地，将Lx′修正为：Lx″＝Lx′+▽xg(x)(L-1ΔZaffΔlaff-U-1ΔWaffΔuaff)步骤8：根据以下方程求解Δx,Δy,Δl,Δu,Δz,Δw：其中：Δx、Δy、Δz、Δl、Δu、Δw分别为x、y、z、l、u、w的修正量。步骤9：确定原始变量和对偶变量的迭代步长：步骤10：更新原始变量及拉格朗日乘子；步骤11：判断迭代次数是否大于Kmax，若大于，则退出程序并输出计算不收敛的结果，若不大于，则置迭代次数k′值加1，返回步骤5。有益效果：与现有技术相比，本专利技术建立了含CSC-HVDC和VSC-HVDC的混合直流系统最优潮流(optimalpowerflow，后简称为OPF)的模型。本专利技术在CSC-HVDC和VSC-HVDC稳态模型的基础上，提出了一种适用于预测校正法的混合交直流系统的OPF模型。该模型将CSC-HVDC和VSC-HVDC直流网络与交流系统结合起来，对混合交直流系统进行联立求解。本专利技术能够有效，快速的获得含混合直流输电的电力系统最优潮流，而且对整个电力系统的优化效果显著。同时，本专利技术对中心参数σ进行动态估计，从而在每次迭代中只增加一次前代回代运算，但可以明显减少迭代次数，收敛速度明显提高，这样有效的加快了获取直流系统最优潮流的速度。附图说明图1为本专利技术方法流程图；图2为采用电流源换流器的高压直流输电系统结构示意图；图3为采用电压源换流器的高压直流输电系统结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例：如图1所示，一种含混合直流输电的电力系统最优潮流计算方法，包括以下步骤：步骤1：将CSC-HVDC和VSC-HVDC系统接入到电网，根据CSC和VSC稳态模型建立含混合直流输电的电力系统最优潮流模型：obj.min.f(x)s.t.h(x)＝0式中：Pg、QR分别为发电机所发有功功率和无功功率，θ、V分别为节点电压相角和幅值，分别为CSC类型换流器的直流电压和电流，分别为VSC类型换流器的直流电压和电流，KT、θd、分别为CSC类型换流器的换流变压器变比、控制角、功率因数角，δ、M为脉冲宽度调制（简称为PWM）的调制角和调制度，Ps、Qs分别为从交流系统流入VSC类型换流器的换流变压器的有功功率和无功功率。f(x)为目标函数，通常为发电机费用，Pgi是第i个发电机发出的有功功率，a2i、a1i、a0i为耗量特性曲线参数；h(x)为等式约束条件，包含交流系统的功率平衡方程，CSC-HVDC和VSC-HVDC的功率和电流平衡方程等，假设等式约束个数为m；g(x)为不等式约束条件，包含交流系统的电压幅值、相角，线路传输功率约束，CSC直流系统的电压、变比、控制角，VSC直流系统的电压、PWM的调制度等，假设不等式约束个数为r。如图2所示，分别为交流系统注入第k个CSC类型换流器的换流变压器的有功功率和无功功率，Pdk,jQdk分别为带有k个CSC类型换流器直流系统从交流系统抽出的有功功率和无功功率，Ik为流过第k个CSC类型换流器的换流变压器的电流，KTk为第k个CSC类型换流器的换流变压器的变比，分别为第k个CSC类型换流器的直流电压、直流电流，Ucsck为第k个CSC类型换流器的交流电压。设第k个CSC类型换流器的电抗为Xck，第k个CSC类型换流器的的功率因数角为第k个CSC类型换流器的控制角为θdk。第k个CSC类型换流器的在标幺制系统下的基本方程如下：如图3所示，Uct∠θct是第t个VSC类型换流器的输出基波电压的相量，θct为第t个VSC类型换流器的输出基波电压的相角；Ust∠θst为与第t个VSC类型换流器连接的交流系统中交流母线的电压相量，θst为与第t个VSC类型换流器连接的交流系统中交流母线的电压相角；是流过第t个VSC类型换流器的换流变压器的电流，XLt是第t个VSC类型换流器的换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预测校正内点法的混合直流输电系统最优潮流方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将CSC-HVDC和VSC-HVDC系统接入到电网，根据CSC和VSC稳态模型建立含混合直流输电的电力系统最优潮流模型：obj.min.f(x)s.t.h(x)＝0式中，f(x)为目标函数，h(x)为等式约束条件，g(x)为不等式约束条件；g为不等式约束条件的下限，为不等式约束条件的上限；其中，CSC-HVDC和VSC-HVDC的稳态模型，可得到直流系统的潮流计算方程为：其中，分别为第k个CSC类型换流器的直流电压、直流电流；KTk为第k个CSC类型换流器的换流变压器的变比；Ucsck为第k个CSC类型换流器的交流电压；θdk为第k个CSC类型换流器的控制角；Xck为第k个CSC类型换流器的电抗；为第k个CSC类型换流器的的功率因数角；Pst和Qst分别是交流系统注入第t个VSC类型换流器的换流变压器的有功功率和无功功率；Mt是第t个VSC类型换流器的的调制度，0＜Mt＜1；Uvsct为设置有第t个VSC类型换流器的交流节点电压幅值；是电网中第t个VSC类型换流器的的直流电压；是电网中第t个VSC类型换流器的VSC的直流电流；δt＝θst-θct，θct为第t个VSC类型换流器的输出基波电压的相角；Ust∠θst为与第t个VSC类型换流器连接的交流系统中交流母线的电压相量，θst为与第t个VSC类型换流器连接的交流系统中交流母线的电压相角；XLt是第t个VSC类型换流器的换流变压器的电抗，Rt为带有第t个VSC类型换流器的换流桥损耗的等效电阻；步骤2：获取电力系统的网络参数；步骤3：根据步骤1中建立的含混合直流输电的电力系统最优潮流模型，构造拉格朗日函数如下：其中，y＝[y1,…,ym]T为等式约束的拉格朗日乘子，z＝[z1,…,zr]T、w＝[w1,…,wr]T分别为不等式约束的上、下限拉格朗日乘子，l＝[l1,…,lr]T、u＝[u1,…,ur]T分别为不等式约束的上、下限松弛变量，μ是扰动因子，其中，r'∈r，r'表示第r'个不等式约束，r表示不等式约束的总数；步骤4：程序初始化，设置状态量设置初值、拉格朗日乘子初值和罚因子初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵、恢复迭代计数器k'＝1、设置精度要求和最大迭代次数Kmax；步骤5：定义对偶间隙CGap＝lTz-uTw，计算出CGap的值并判断CGap的值是否满足步骤4中设定的精度要求，若满足，则输出计算结果并停止执行后续步骤，若不满足，则继续执行步骤6；步骤6：根据公式μ＝σCGap/2r计算扰动因子μ，其中，中心参数σ的动态估计方法为：步骤601：设定中心参数σ＝0；步骤602：求解以下方程，得到仿射方向Δxaff,Δlaff,Δuaff,Δyaff,Δzaff,Δwaff：其中：Δxaff、Δyaff、Δzaff、Δlaff、Δuaff、Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，黄为民，孙国强，孙永辉，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：