一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法，包括：步骤一，在预想的网络节点电压最低的工况下，建立潮流方程进行潮流计算，确定电压值低于运行下限Umin且最低的节点；步骤二，求解电压补偿装置安装于不同支路时，电压最低节点的电压值对电压补偿装置控制参数的灵敏度；步骤三，依据灵敏度和线路额定电流确定各支路安装补偿装置的优先顺序；步骤四，以电压补偿装置容量最小为目标，节点电压和电压补偿装置参数满足限值为约束，构造优化问题并求解；步骤五，在步骤四解对应的每条支路上对称布置补偿装置，一条支路上的各装置容量相等。本发明专利技术能合理确定直流电网电压补偿装置的安装位置，实现装置容量最小化和投资最小化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直流电网
，具体涉及一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法。
技术介绍
直流电网是解决远距离大容量输电、可再生能源并网等问题的有效技术手段，受到了国内外学者的广泛关注。与交流电网中有功功率与电压可以分开调节不同，直流电网的潮流分布取决于节点电压之差。线路电阻的存在导致了长线路、重负荷时网络中某些节点的电压显著低于额定值。直流电网这一运行特性将带来一系列问题，例如：1)不利于直流电网电压运行标准的制定；2)低电压保护可能无法区分故障状态与电网正常重负荷运行状态，降低保护定值则可能导致灵敏度不足；3)当换流站采用带电压裕度的控制器(如电压偏差控制)时，为避免运行于电压限值，将不得不增大电压裕度。由于优先级越低的后备定电压站电压裕度越大，但电压裕度也存在最大值，故控制器设计难度增大，后备定电压站数量受限。解决上述问题的一种方法是增大直流导线截面或增加回路数，以减小线路等值电阻，从而减小线路的电压降落。但直流线路建设成本非常高，故采用该方法经济性差。另一种方法是在线路中引入电压补偿装置[一种补偿直流电网电压损失的方法，CN105305404A，宋国兵等]，该方法通过提高装置安装处的电压，从而补偿节点电压之差。事实上，电压补偿装置属于DC/DC变换器，具有灵活的可控性。若其端电压与线路电流之比被控制为一负常数，则能部分抵偿线路电阻，进而达到补偿电压降落的目的。采用该方法所需投资比前一种方法大大减少。但文献[一种补偿直流电网电压损失的方法，CN105305404A，宋国兵等]仅提出补偿电压降落的方法，未涉及电压补偿装置的配置问题。电压补偿装置安装在网络不同位置，装置容量不同。由于装置造价与其容量大致成正比，故有必要寻找装置的最佳安装位置并确定其容量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法，以求合理确定直流电网电压补偿装置的安装位置，实现装置容量最小化和投资最小化。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法，所述直流电网含有n个节点和b条支路，所述电压补偿装置为三端结构，其中端子1与端子2与线路相接，端子3接地或与对极装置端子3相接，电压补偿装置的控制特性为ΔU＝-KI，其中，K＞0，ΔU为端子1和2之间的电压，I为端子1或2的电流，ΔU与I方向相同，其比值为-K，电压补偿装置容量与K和I2成正比；包括以下步骤：步骤一，在预想的网络节点电压最低的工况下，建立潮流方程进行潮流计算，确定电压值低于运行下限Umin且最低的节点；步骤二，求解电压补偿装置安装于不同支路时，电压最低节点的电压值对电压补偿装置控制参数的灵敏度；步骤三，依据灵敏度和线路额定电流确定各支路安装补偿装置的优先顺序；步骤四，以电压补偿装置容量最小为目标，节点电压和电压补偿装置参数满足限值为约束，构造优化问题并求解；步骤五，在步骤四解对应的每条支路上对称布置补偿装置，一条支路上的各装置容量相等。进一步的，步骤二所述灵敏度和使电压满足运行限值的各支路电阻减小量成反比；求解各支路电阻减小量的做法为：在步骤一的潮流方程中，将最低的节点电压改为常数Umin，将第i条支路的电阻Ri改为Ri-Ki，Ki为待求的支路电阻减小量，即补偿装置的控制参数，对i＝1,2,…,b分别求解潮流方程，得到K1,K2,…,Kb。进一步的，步骤三的做法为：将由小到大进行排序即为各支路安装电压补偿装置的优先顺序，其中IiN为各支路额定电流，i＝1,2,…b。进一步的，步骤四先考虑在1条支路上布置电压补偿装置；若优化问题无解，再考虑在2条支路上布置电压补偿装置；若无解，再考虑继续增加一条支路上布置电压补偿装置，直到优化问题有解，找到所有需要布置电压补偿装置的支路。进一步的，步骤四的做法为：取m初始值为1，m为进行电压补偿的支路数；在排序后的前m条支路上进行电压补偿，构造状态变量U和控制变量K，向量U的元素为步骤一工况中除定电压节点之外的全部节点电压，向量K有m个元素，分别为排序后前m条支路对应的补偿装置参数Ki；构造优化问题： o b j . min . f ( K ) s t . h ( U , K ) = 0 g ( U , K ) ≤ 0 ]]>其中，目标函数f(K)为电压补偿装置容量，等式约束h(U,K)＝0为潮流方程，不等式约束g(U,K)≤0包括对控制参数K取值的限制，对节点电压U运行值的限制；若该优化问题有解，执行步骤五，否则置m＝m+1，重新构造并求解；直到优化问题有解，找到所有需要布置电压补偿装置的支路。进一步的，步骤五的做法为：在解得的K每个元素Ki对应的支路上对称安装j个电压补偿装置，每个装置控制参数Kij满足以下关系式： K i 1 = K i 2 = ... = K i j = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法，其特征在于，所述直流电网含有n个节点和b条支路，所述电压补偿装置为三端结构，其中端子1与端子2与线路相接，端子3接地或与对极装置端子3相接，电压补偿装置的控制特性为ΔU＝‑KI，其中，K＞0，ΔU为端子1和2之间的电压，I为端子1或2的电流，ΔU与I方向相同，其比值为‑K，电压补偿装置容量与K和I2成正比；包括以下步骤：步骤一，在预想的网络节点电压最低的工况下，建立潮流方程进行潮流计算，确定电压值低于运行下限Umin且最低的节点；步骤二，求解电压补偿装置安装于不同支路时，电压最低节点的电压值对电压补偿装置控制参数的灵敏度；步骤三，依据灵敏度和线路额定电流确定各支路安装补偿装置的优先顺序；步骤四，以电压补偿装置容量最小为目标，节点电压和电压补偿装置参数满足限值为约束，构造优化问题并求解；步骤五，在步骤四解对应的每条支路上对称布置补偿装置，一条支路上的各装置容量相等。

【技术特征摘要】
1.一种确定直流电网电压补偿装置安装位置及容量的方法，其特征在于，所述直流电网含有n个节点和b条支路，所述电压补偿装置为三端结构，其中端子1与端子2与线路相接，端子3接地或与对极装置端子3相接，电压补偿装置的控制特性为ΔU＝-KI，其中，K＞0，ΔU为端子1和2之间的电压，I为端子1或2的电流，ΔU与I方向相同，其比值为-K，电压补偿装置容量与K和I2成正比；包括以下步骤：步骤一，在预想的网络节点电压最低的工况下，建立潮流方程进行潮流计算，确定电压值低于运行下限Umin且最低的节点；步骤二，求解电压补偿装置安装于不同支路时，电压最低节点的电压值对电压补偿装置控制参数的灵敏度；步骤三，依据灵敏度和线路额定电流确定各支路安装补偿装置的优先顺序；步骤四，以电压补偿装置容量最小为目标，节点电压和电压补偿装置参数满足限值为约束，构造优化问题并求解；步骤五，在步骤四解对应的每条支路上对称布置补偿装置，一条支路上的各装置容量相等。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二所述灵敏度和使电压满足运行限值的各支路电阻减小量成反比；求解各支路电阻减小量的做法为：在步骤一的潮流方程中，将最低的节点电压改为常数Umin，将第i条支路的电阻Ri改为Ri-Ki，Ki为待求的支路电阻减小量，即补偿装置的控制参数，对i＝1,2,…,b分别求解潮流方程，得到K1,K2,…,Kb。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三的做法为：将由小到大进行排序即为各支路安装电压补偿装置的优先顺序，其中IiN为各支路额定电流，i＝1,2,…b。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四先考虑在1条支路上布置电压补偿装置；若优化问题无解，再考虑在2条支路上布置电压补偿装置；若无解，再考虑继续增加一条支路上布置电压补偿装置，直到优化问题有解，找到所有需要布置电压补偿装置的支路。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四的做法为：取m初始值为1，m为进行电压补偿的支路数；在排序后的前m条支路上进行电压补偿，构造状态变量U和控制变量K，向量U的元素为步骤一工况中除定电压节点之外的全部节点电压，向量K有m个元素，分别为排序后前m条支路对应的补偿装置参数Ki；构造优化问题： o b j . m i n . f ( K ) s t . h ( U , K ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国兵，黄兴华，王婷，顾垚彬，黄炜，褚旭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61