一种柔性直流输送功率优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种柔性直流输送功率优化方法，包括：在电力系统受到小扰动或单一故障时能够保持稳定的前提下，调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围；在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率。本发明专利技术提供的技术方案通过对柔性直流输送功率进行优化，使得供电分区潮流实现最优分布，提高了电网稳定性，分析、计算简单，适应性广泛。

A method and device for optimizing the power of flexible DC transmission

The present invention provides an optimization method of flexible DC transmission power in the power system is the premise: including small disturbance or single failure to maintain stable, flexible adjustment of DC transmission power, and determine the scope of power transmission of flexible DC; determine the most flexible DC transmission power transmission power in the transmission range of flexible DC in. The technical scheme provided by the invention by the optimization of flexible DC transmission power, which makes the power partition trend to achieve optimal distribution, improve the power grid stability analysis, simple calculation, wide adaptability.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输送功率优化方法及装置
本专利技术涉及一种电力系统的模拟与计算领域的判定方法，具体涉及一种柔性直流输送功率优化方法及装置。
技术介绍
基于电压源型换流器的高压直流输电技术(VoltageSourceConverterbasedHighVoltageDirectCurrentTransmission，VSC-HVDC)概念的柔性直流输电技术最早于1990年由加拿大McGill大学Boon-Teck等学者提出。该直流输电技术通过控制电压源换流器中全控型电力电子器件的开通和关断，来改变输出电压的相角和幅值，实现对交流侧有功功率和无功功率的控制，达到功率输送和稳定电网等目的。作为新一代直流输电技术的柔性直流输电在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和通常为直流电缆的直流输电线路构成。用柔性直流输电(VSC-HVDC)系统向城市中心供电，不仅可以快速控制有功和无功功率，解决电压的闪变问题，改善供电的电能质量；还能提供系统阻尼，提高电网的稳定性，在电网崩溃后实现“黑启动”；同时由于柔性直流输电(VSC-HVDC)系统采用挤压聚乙烯直流电缆，长年深埋地下，无电磁场，无油污污染等问题，勿需城市提供输电走廊，不会破坏城市景观。所以对正处于城市化进程的我国来说，推进柔性直流输电技术在城市输配网中的应用，具有明显的经济和社会效益。在社会发展的同时，电力系统规模不断变大，对电力系统稳定性的要求也越来越高，对电力系统的优化也越来越受到重视。利用柔性直流输电技术将不同分区联网后，提高了安排的灵活度，但同时需要进一步调整功率分配，以保持柔性直流输电系统的稳定运行。柔性直流输送功率的调整，能使各分区主变负载率达到最优值，大幅减轻主变负载率过高和部分线路潮流较重的问题，精确控制各分区的潮流稳态值。而柔性直流输送功率的调整直接影响直流输电系统，甚至整个电网的稳定性。为此需要就柔性直流输送功率的调整提供一种柔性直流输送功率优化方法，调整柔性直流输送功率，使主变负载率和电网潮流分布达到最优。最优潮流的传统算法主要有：线性规划法和二次规划法。线性规划法将非线性规划的目标函数和约束条件在初始点通过泰勒级数展开并忽略高次项进行线性化处理。它数学模型比较简单直观，物理概念清楚，计算速度快，但是由于模型的线性近似处理使结果有较大误差且系统规模增大，计算时间呈指数上升。二次规划法是将目标函数用二次模型表示，而约束条件采用线性化处理。与线性规划相比，精确度更高；与非线性规划相比，形式比较简单，可近似反应电力系统的物理特性，且海森矩阵是常数矩阵，节约内存，主要在无功优化、经济调度等方面应用。但是随着变量与约束条件数目增加，计算时间急剧延长，且有可能造成不收敛。因此，不适于在大型系统中应用。
技术实现思路
本专利技术针对大规模电力系统中网络拓扑结构复杂性，提出的采用多点直流电压控制方式，具有在多个换流站共同维持直流电压稳定的特点，通过调节柔性直流输出功率，使供电分区潮流实现最优分布，从而大幅提高电网稳定性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种柔性直流输送功率优化方法，包括：在电力系统受到小扰动或单一故障时能够保持稳定的前提下，调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围；在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率。进一步地，电力系统在受到小扰动或单一故障时能够保持稳定，包括：确定电力系统各分区的参数；在保证潮流收敛性且所述参数满足预设合理性条件的情况下，电力系统在受到小扰动或单一故障时保持稳定。进一步地，所述参数包括各分区的节点电压、线路潮流、变压器下注功率、柔性直流控制方式、以及柔性直流输送功率；所述参数满足预设合理性条件包括：所述节点电压的偏差值在预设范围内；所述线路潮流低于线路自身的热稳定极限；所述变压器下注功率低于变压器的额定容量；所述柔性直流控制方式为定电压控制或定无功控制；所述柔性直流输送功率低于额定输送功率。进一步地，所述线路自身的热稳定极限为根据预先采集的分区信息统计得到的柔性直流输电系统送、受端供电分区内线路和变压器的输送功率极限。进一步地，所述调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围，包括：在供电分区内的元件的输送功率低于输送功率极限值的前提下，调整柔性直流输送功率为P0，调节幅度为柔性直流额定输送功率的预设比例，确定柔性直流输送功率范围的最大值PMax和最小值PMin；在柔性直流输送功率输送范围为[PMin，PMax]、初步优化输送功率为P0时，若出现失稳，根据失稳出现的位置重新确定柔性直流输送功率的范围。进一步地，所述根据失稳出现的位置重新确定柔性直流输送功率的范围，包括：若失稳情况出现在送端交流系统，将柔性直流输送功率的范围修订为[PMin，P0]；若失稳情况出现在受端交流系统，将柔性直流输送功率的范围修订为[P0，PMax]，柔性直流输送范围阀值为额定输送功率的预设比例。进一步地，在确定柔性直流输送功率范围时，若满足下述条件，则认为在该种运行方式下没有最优柔性直流输送功率，优化结束；PMax-PMin＜预设阈值；或者，所需输送功率＞柔性直流输送功率的最大值。进一步地，在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率，包括：在所述柔性直流输送功率的输送范围内，以各分区的网损最小为目标，对潮流进行优化，利用内点法确定最优柔性直流输送功率。优选地，最优潮流的模型如下所示：式中：x＝[PL，QL，PS，QS，Ui，δi，Udi，Pci，Qci]，Pci、Qci为VSC-HVDC直流控制变量，Udi为VSC-HVDC状态变量；f(x)为各分区的网损最小的目标函数；h(x)为等式约束条件；g(x)为不等约束条件；Ui、δi分别为交流系统的电压幅值、相角；PL，QL，PS，QS为线路和变压器传输功率。本专利技术的另一目的在于提出一种联接城市电网供电分区的柔性直流输送功率优化装置，包括：存储器、处理器以及一个或多个模块；所述一个或多个模块被存储于所述存储器中，并被配置成由所述处理器执行，所述一个或多个模块包括用于执行如上所述的一种柔性直流输送功率优化方法中各个步骤的指令。与最接近的已有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：本专利技术提供的柔性直流输送功率优化方法及装置，在电力系统受到小扰动或单一故障时能够保持稳定的前提下，调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围；在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率。该方法可对柔直输送功率进行调整，使各分区主变负载率达到最优值，减轻了主变负载率过高和部分线路潮流较重的问题，使得供电分区潮流实现最优分布，大幅提高了电网稳定性。附图说明图1是本专利技术实施例一中柔性直流输送功率优化方法的流程图；图2是本专利技术实施例一中计算系统接线图；图3是本专利技术实施例二中供电分区A1具体接线图；图4是本专利技术实施例二中供电分区A2具体接线图。具体实施方式以下描述和结合附图提供的本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。技术人员在本专利技术的实施例的启示下可以提出其他包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变的技术方案。另有明确要求除外，本专利技术提供的组件和功能是可选的，操作的顺序是可以变化的。一些实施例中的部分方案和特征可以被其他实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输送功率优化方法，其特征在于，包括如下步骤：在电力系统受到小扰动或单一故障时能够保持稳定的前提下，调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围；在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输送功率优化方法，其特征在于，包括如下步骤：在电力系统受到小扰动或单一故障时能够保持稳定的前提下，调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围；在所述柔性直流输送功率的输送范围内确定最优柔性直流输送功率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电力系统在受到小扰动或单一故障时能够保持稳定，包括：确定电力系统各分区的参数；在保证潮流收敛性且所述参数满足预设合理性条件的情况下，电力系统在受到小扰动或单一故障时保持稳定。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参数包括各分区的节点电压、线路潮流、变压器下注功率、柔性直流控制方式、以及柔性直流输送功率；所述参数满足预设合理性条件包括：所述节点电压的偏差值在预设范围内；所述线路潮流低于线路自身的热稳定极限；所述变压器下注功率低于变压器的额定容量；所述柔性直流控制方式为定电压控制或定无功控制；所述柔性直流输送功率低于额定输送功率。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线路自身的热稳定极限为根据预先采集的分区信息统计得到的柔性直流输电系统送、受端供电分区内线路和变压器的输送功率极限。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整柔性直流输送功率，并确定柔性直流输送功率的范围，包括：在供电分区内的元件的输送功率低于输送功率极限值的前提下，调整柔性直流输送功率为P0，调节幅度为柔性直流额定输送功率的预设比例，确定柔性直流输送功率范围的最大值PMax和最小值PMin；在柔性直流输送功率输送范围为[PMin，PMax]、初步优化输送功率为P0时，若出现失稳，根据失稳出现的位置重新确定柔性直流输送功率的范围。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据失稳出现的位置重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，申旭辉，苗淼，唐晓骏，马世英，谢岩，金涛，罗红梅，王琦，李晶，林伟芳，郑超，张祥成，李晓珺，白左霞，刘飞，陈湘，马雪，张恺，张晨，李惠玲，霍启迪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，国网青海省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11