弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，包括建立仿真数据平台；设置运行方式和故障扰动集合；采用粒子群优化算法建立优化模型目标函数；初始粒子群、每个粒子最佳位置和粒子群最佳位置；开始迭代并更新每个粒子的位置和速度；计算每个粒子的适应度；更新每个粒子经历过的最佳位置和粒子群经历过的最佳位置；重复以上步骤得到参数优化结果。本发明专利技术通过建立仿真数据平台，使得优化模型目标函数可以准确反映VDCOL控制参数对交直流电网安全稳定特性的影响，因此本发明专利技术优化的控制参数可以在弱受端电网不同运行方式、故障和扰动条件下取得更好地控制效果，改善交直流系统恢复特性，提升系统安全稳定水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法。
技术介绍
高压直流输电(HVDC)具有功率快速调节和运行可靠等优点，适合远距离、大容量输电和实现大电网互联，因此在全世界范围内得到越来越多的应用。低压限流控制器(VoltageDependentCurrentOrderLimiter,VDCOL)是HVDC控制系统的重要组成部分，其作用主要是通过限制低电压时的直流电流指令，减少直流系统在电网故障和恢复期间对交流系统的无功功率需求，减小直流换相失败的概率，改善交直流系统的恢复特性。目前，直流输电工程大多采用直流电压型VDCOL，其控制特性主要由直流高电压门槛值Uhigh、低电压门槛值Ulow、电压上升时间常数Tup、电压下降时间常数Tdown、最小电流限定值Iolim_vdcol等控制参数决定，不同VDCOL控制参数对电网故障和恢复期间换流母线电压和直流功率恢复以及系统稳定性有很大的影响。特别是对于直流弱受端电网，VDCOL控制参数整定不当可能导致电网故障和恢复期间直流系统发生连续换相失败，交流电压和直流功率不能恢复，严重时造成系统暂态失稳或电压失稳。目前，直流输电系统的VDCOL控制参数主要通过工作人员现场调试后确定，缺少系统性的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够准确反映低压限流控制器的控制参数对交直流电网安全稳定特性影响、适用性强的弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法。本专利技术提供的这种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，包括如下步骤：S1.建立交直流混合电力系统的仿真数据平台；S2.根据直流弱受端电网的实际运行数据和安全稳定特性，在步骤S1建立的仿真数据平台上设置弱受端电网的典型运行方式以及故障和扰动集合；S3.根据步骤S1和S2得到的仿真数据平台，采用粒子群优化算法，根据直流输电系统的运行参数、弱受端电网的运行参数和低压限流控制器的限定值建立低压限流控制器的优化模型目标函数；S4.初始化步骤S3得到的优化模型目标函数的粒子群；S5.初始化步骤S4得到的粒子群中每个粒子的最佳位置和粒子群的最佳位置；S6.开始迭代，并更新每个粒子的位置和速度；S7.计算每个粒子的适应度；S8.更新每个粒子经历过的最佳位置；S9.更新粒子群经历过的最佳位置；S10.重复步骤S6～S9，直至迭代次数达到事先设定的最大值或精度达到事先设定的阈值，则最终得到的粒子群最佳位置即为弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化结果。步骤S1所述的建立交直流混合电力系统的仿真数据平台，具体为在PSD-PSMODEL或ADPSS仿真平台上建立直流输电系统的详细电磁暂态仿真模型，并将建立的电磁暂态仿真模型与电力系统其余部分的电磁或机电暂态模型结合，从而得到交直流混合电力系统的仿真数据平台。步骤S2所述的弱受端电网的典型运行方式包括夏季大方式、夏季小方式、冬季大方式、冬季小方式、丰水期大方式和丰水期小方式等。步骤S2所述的故障和扰动集合包括直流近区交流对称及不对称短路故障、直流近区交流电压波动、直流功率回升、直流功率降落、直流单极闭锁等。步骤S3所述的建立低压限流控制器的优化模型目标函数，具体为根据以下算式建立优化模型目标函数：OF=Σj,kofj,k]]>Ofj,k(X)=∫t=0TF(Id-Iref)2dt,j=1,2,...,NS;k=1,2,...,NT]]>X＝(UhighR，UlowR，TupR,TdownR，UHighI，ULowI，TupI,TdownI，Iolim_vdcol)T式中，Id为直流电流，Iref为直流电流指令值，UhighR,UlowR,TupR,TdownR和UhighI,UlowI,TupI,TdownI分别为直流输电系统整流侧和逆变侧低压限流控制器的直流高电压门槛值、低电压门槛值、电压上升时间常数、电压下降时间常数，Iolim_vdcol为低压限流控制器的最小电流限定值；X＝(UhighR,UlowR,TupR,TdownR,UhighI,UlowI,TupI,TdownI,Iolim_vdcol)为优化变量；j＝1,2,…,NS代表弱受端电网NS种不同运行方式，k＝1,2,…,NT代表弱受端电网NT种不同故障或扰动；TF为仿真时长；ofj,k为直流弱受端电网第j种运行方式下发生第k种故障或扰动时直流电流与指令值之差的平方在仿真时长上的积分，OF为优化模型的目标函数。步骤S5所述的初始化粒子群中每个粒子的最佳位置和粒子群的最佳位置，具体为通过步骤S2建立的交直流混合电力系统的仿真数据平台对弱受端电网各种不同运行方式下的各种不同故障或扰动进行仿真，并结合仿真结果计算初始化粒子群中粒子对应的目标函数值并定义粒子Xi经历过的最佳位置记为pbesti，初始时令记整个粒子群经历过的最佳位置为gbest，初始粒子群中使得目标函数OF最小的粒子所在的位置即为gbest0。步骤S6所述的更新每个粒子的位置和速度，具体为根据如下两个算式进行更新：Vi,dg=ωVi,dg-1+c1rand1(pbesti,dg-1-Xi,dg-1)+c2rand2(gbestdg-1-Xi,dg-1)]]>Xi,dg=Xi,dg-1+Vi,dg]]>式中，和分别为第i个粒子的速度和位置，下标d表示粒子速度或位置的第d个坐标。ω为惯性权重；c1和c2为学习因子；rand1和rand2为两个取值范围为[0,1]随机函数。步骤S7所述的计算每个粒子的适应度，具体为通过所建立的交直流混合电力系统的仿真数据平台对弱受端电网各种不同运行方式下的各种不同故障或扰动进行仿真，结合仿真结果计算粒子对应的目标函数值；粒子对应的目标函数值越小，则粒子的适应度越好。步骤S8所述的更新每个粒子经历过的最佳位置，具体为若粒子在第g次迭代中对应的目标函数值小于其在第g-1次迭代中对应的目标函数值，则将最佳位置更新为当前粒子所在的位置，否则当前粒子的最佳位置保持不变。步骤S9所述的更新粒子群经历过的最佳位置，具体为遍历粒子群中所有粒子，若粒子在第g次迭代中对应的目标函数值小于当前粒子群经历过的最佳位置对应的目标函数值，则将最佳位置更新为当前粒子所在的位置，否则粒子群的最佳位置保持不变。本专利技术提供的这种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，通过建立直流输电系统的详细电磁暂态仿真模型及交直流混合电力系统仿真数据平台，使得粒子群优化模型目标函数可以准确反映VDCOL控制参数对交直流电网安全稳定特性的影响，基于本专利技术获得的VDCOL控制参数可以在弱受端电网不同运行方式以及故障和扰动条件下取得更好地控制效果，改善交直流系统的恢复特性，提升系统安全稳定水平，而且本专利技术方法适用性强，易于推广，在直流输电工程中应用具有实际意义。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2为本专利技术方法在具体实施例中的VDCOL控制特性示意图。图3为本专利技术方法在具体实施例中的VDCOL控制效果改善图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的流程图，以下结合图1和一个实施例对本专利技术方法进行进一步说明：选取酒湖特高压直流输电工程进行实例说明。酒湖特高压直流西起甘肃省酒泉换流站，东本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，包括如下步骤：S1.建立交直流混合电力系统的仿真数据平台；S2.根据直流弱受端电网的实际运行数据和安全稳定特性，在步骤S1建立的仿真数据平台上设置弱受端电网的典型运行方式以及故障和扰动集合；S3.根据步骤S1和S2得到的仿真数据平台，采用粒子群优化算法，根据直流输电系统的运行参数、弱受端电网的运行参数和低压限流控制器的限定值建立低压限流控制器的优化模型目标函数；S4.初始化步骤S3得到的优化模型目标函数的粒子群；S5.初始化步骤S4得到的粒子群中每个粒子的最佳位置和粒子群的最佳位置；S6.开始迭代，并更新每个粒子的位置和速度；S7.计算每个粒子的适应度；S8.更新每个粒子经历过的最佳位置；S9.更新粒子群经历过的最佳位置；S10.重复步骤S6～S9，直至迭代次数达到事先设定的最大值或精度达到事先设定的阈值，则最终得到的粒子群最佳位置即为弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化结果。

【技术特征摘要】
1.一种弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，包括如下步骤：S1.建立交直流混合电力系统的仿真数据平台；S2.根据直流弱受端电网的实际运行数据和安全稳定特性，在步骤S1建立的仿真数据平台上设置弱受端电网的典型运行方式以及故障和扰动集合；S3.根据步骤S1和S2得到的仿真数据平台，采用粒子群优化算法，根据直流输电系统的运行参数、弱受端电网的运行参数和低压限流控制器的限定值建立低压限流控制器的优化模型目标函数；S4.初始化步骤S3得到的优化模型目标函数的粒子群；S5.初始化步骤S4得到的粒子群中每个粒子的最佳位置和粒子群的最佳位置；S6.开始迭代，并更新每个粒子的位置和速度；S7.计算每个粒子的适应度；S8.更新每个粒子经历过的最佳位置；S9.更新粒子群经历过的最佳位置；S10.重复步骤S6～S9，直至迭代次数达到事先设定的最大值或精度达到事先设定的阈值，则最终得到的粒子群最佳位置即为弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化结果。2.根据权利要求1所述的弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，其特征在于步骤S1所述的建立交直流混合电力系统的仿真数据平台，具体为在PSD-PSMODEL或ADPSS仿真平台上建立直流输电系统的详细电磁暂态仿真模型，并将建立的电磁暂态仿真模型与电力系统其余部分的电磁或机电暂态模型结合，从而得到交直流混合电力系统的仿真数据平台。3.根据权利要求1所述的弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，其特征在于步骤S2所述的弱受端电网的典型运行方式包括夏季大方式、夏季小方式、冬季大方式、冬季小方式、丰水期大方式和丰水期小方式。4.根据权利要求1所述的弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，其特征在于步骤S2所述的故障和扰动集合包括直流近区交流对称及不对称短路故障、直流近区交流电压波动、直流功率回升、直流功率降落和直流单极闭锁等。5.根据权利要求1～4之一所述的弱受端电网直流输电系统低压限流控制器的参数优化方法，其特征在于步骤S3所述的建立低压限流控制器的优化模型目标函数，具体为根据以下算式建立优化模型目标函数：OF=Σj,kofj,k]]>ofj,k(X)=∫t=0TF(Id-Iref)2dt,j=1,2,...,NS;k=1,2,...,NT]]>X＝(UhighR,UlowR,TupR,TdownR,UHighI,ULowI,TupI,TdownI,Iolim_vdcol)T式中，Id为直流电流，Iref为直流电流指令值，UhighR,UlowR,TupR,TdownR和UhighI,UlowI,TupI,TdownI分别为直流输电系统整流侧和逆变侧低压限流控制器的直流高电压门槛值、低电压门槛值、电压上升时间常数、电压下降时间常数，Iolim_vdcol为低压限...

【专利技术属性】
技术研发人员：章德，李梦骄，肖帅，廖国栋，陈耀红，谢欣涛，侯益灵，杨高才，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11