一种多端直流工程主回路参数的优化方法技术

本发明专利技术公开一种多端直流工程主回路参数的优化方法，涉及高压直流输电集成技术领域，用于降低多端直流工程中主回路参数优化的时间成本和人力成本。该优化方法包括：构建多端直流工程的数学模型，确定其主回路参数在数学模型中的初始种群；设定数学模型的种群变异比例和种群交叉比例，得到变异交叉种群；对应变异交叉种群获取优化目标参数，且根据数学模型的目标约束条件筛选优化目标参数，确定最优目标参数；判断最优目标参数的筛选终止条件是否满足预设终止条件，如果满足，则停止筛选，如果不满足，则返回初始种群，重复种群变异交叉以及目标参数的筛选优化。本发明专利技术提供的多端直流工程主回路参数的优化方法用于多端高压直流输电工程。

【技术实现步骤摘要】
一种多端直流工程主回路参数的优化方法
本专利技术涉及高压直流输电集成
，尤其涉及一种多端直流工程主回路参数的优化方法。
技术介绍
风能、太阳能等新能源接入电网以实现多能源互联，属于能源领域未来的一个重要发展方向。而多端高压直流输电工程和直流电网技术，由于其运行控制的快速灵活性，使得多端高压直流输电工程可成为新能源接入实现多能源互联的一个重要应用平台。多端高压直流输电工程的拓扑结构和运行方式复杂多变，其各端直流接入点的站址条件以及各端的网架结构均千差万别。而且，多端高压直流输电工程因其应用地区的不同，也需面对各种不同的用户需求。因此，多端高压直流输电工程中，主回路参数的选型设计需综合考虑多种因素优化后确定，而主回路参数的选型设计，又以输电主设备的设计选型为重，输电主设备包括换流阀、换流变压器、平波电抗器以及连接线路等。由于不同的输电主设备具备不同的制造能力，且一个输电主设备的参数会同时影响到多端高压直流输电工程的多个目标参数，每个目标参数的变化趋势也不尽相同，使得多端高压直流输电工程中主回路参数的选型设计，需要考虑多种限制边界条件和多个优化目标。然而，现有技术中，多端高压直流输电工程中主回路参数的选型设计，多依靠人工经验来进行，因此，在面对主回路参数涉及的较大维数的初始参数和目标参数时，依靠人工经验进行选型设计，需要耗费较大的时间成本和较高的人力成本。而且，随着多端高压直流输电工程中换流站端数的增加以及各端网架结构的复杂，其主回路参数的选型设计的复杂程度也将呈指数规律增加，对应所需耗费的时间成本和人力成本也呈指数规律增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多端直流工程主回路参数的优化方法，用于降低多端直流工程中主回路参数优化的时间成本和人力成本。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多端直流工程主回路参数的优化方法，包括以下步骤：步骤1，分析多端直流工程的运行原理，根据多端直流工程的运行原理，构建多端直流工程的数学模型；步骤2，根据多端直流工程的主回路结构和多端直流工程主回路参数适用的优化方案，确定数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵；对输入变量矩阵中各输入变量进行初始参数赋值，使数学模型初始化，获取多端直流工程主回路参数在数学模型中初始化的初始种群；步骤3，根据输入变量矩阵中各输入变量对目标变量矩阵中各目标变量的不同影响，设定数学模型的种群变异比例和种群交叉比例；根据种群变异比例，得到初始种群变异产生的变异种群；根据种群交叉比例，在变异种群中随机选取替换样本，在初始种群中随机选取与替换样本等量的原始样本，且利用替换样本替换原始样本，得到变异交叉种群；步骤4，根据变异交叉种群，确定输入变量矩阵的重设赋值参数，且将重设赋值参数输入数学模型，获得目标变量矩阵相应的优化目标参数；根据数学模型的目标约束条件筛选优化目标参数，确定最优目标参数；步骤5，判断最优目标参数的筛选终止条件是否满足预设终止条件；如果满足，则停止根据数学模型的目标约束条件筛选优化目标参数，输出最优目标参数；如果不满足，则返回步骤3。与现有技术相比，本专利技术提供的多端直流工程主回路参数的优化方法具有以下有益效果：本专利技术所提供的多端直流工程主回路参数的优化方法，引入遗传进化算法，在分析多端直流工程运行原理的基础上，构建出多端直流工程的数学模型，并根据多端直流工程的主回路结构以及确定适用的优化方案，确定数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵，得到多端直流工程主回路参数在数学模型中的初始种群；然后通过种群变异、种群交叉以及种群筛选等，对数学模型中多端直流工程主回路参数进行多目标优化，得到多端直流工程主回路参数经多目标优化后的优化结果，完成多端直流工程主回路参数的选型设计。因此，与现有技术中依靠人工经验进行多端直流工程主回路参数的选型设计相比，本专利技术提供的多端直流工程主回路参数的优化方法，通过引入遗传进化算法，可以在全面考虑影响多端直流工程选型设计的各种限制边界条件后，提出多端直流工程主回路参数的多个个性化优化目标，并完成多端直流工程主回路参数的多目标优化，显著提高了多端直流工程中主回路参数最优目标参数的求解效率，从而能对主回路参数中所有目标变量进行全局寻优，为多端直流输电工程中主回路参数的科学选型提供充分详实的决策依据，保证多端直流工程主回路参数所需耗费的时间成本和人力成本得到降低。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的多端直流工程主回路参数的优化方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的多端直流工程的主回路接线示意图。具体实施方式为便于理解，下面结合说明书附图，对本专利技术实施例提供的多端直流工程主回路参数的优化方法进行详细描述。参阅图1，本专利技术实施例提供的多端直流工程主回路参数的优化方法，包括以下步骤：S1，分析多端直流工程的运行原理，根据多端直流工程的运行原理，构建多端直流工程的数学模型。S2，根据多端直流工程的主回路结构和多端直流工程主回路参数适用的优化方案，确定数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵；对输入变量矩阵中各输入变量进行初始参数赋值，使数学模型初始化，获取多端直流工程主回路参数在数学模型中初始化的初始种群。初始种群的获取，还需要综合考虑数学模型的运算规律、运算速度等。S3，根据输入变量矩阵中各输入变量对目标变量矩阵中各目标变量的不同影响，设定数学模型的种群变异比例和种群交叉比例；根据种群变异比例，得到初始种群变异产生的变异种群；根据种群交叉比例，在变异种群中随机选取替换样本，在初始种群中随机选取与替换样本等量的原始样本，且利用替换样本替换原始样本，得到变异交叉种群。S4，根据变异交叉种群，确定输入变量矩阵的重设赋值参数，且将重设赋值参数输入数学模型，获得目标变量矩阵相应的优化目标参数；根据数学模型的目标约束条件筛选优化目标参数，确定最优目标参数。通常所确定的最优目标参数是指上述新种群的Pareto前沿，而其具体的筛选方法，可选用小生境筛选方法等，以获取比较均匀的Pareto前沿。S5，判断最优目标参数的筛选终止条件是否满足预设终止条件；如果满足，则停止根据数学模型的目标约束条件筛选优化目标参数，输出最优目标参数；如果不满足，则返回步骤3。本专利技术实施例所提供的多端直流工程主回路参数的优化方法，引入遗传进化算法，在分析多端直流工程运行原理的基础上，构建出多端直流工程的数学模型，并根据多端直流工程的主回路结构以及确定适用的优化方案，确定数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵，得到多端直流工程主回路参数在数学模型中的初始种群；然后通过种群变异、种群交叉以及种群筛选等，对数学模型中多端直流工程主回路参数进行多目标优化，得到多端直流工程主回路参数经多目标优化后的优化结果，完成多端直流工程主回路参数的选型设计。因此，与现有技术中依靠人工经验进行多端直流工程主回路参数的选型设计相比，本专利技术实施例提供的多端直流工程主回路参数的优化方法，通过引入遗传进化算法，可以在全面考虑影响多端直流工程选型设计的各种限制边界条件后，提出多端直流工程主回路参数的多个个性化优化目标，并完成多端直流工程主回路参数的多目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分析多端直流工程的运行原理，根据所述多端直流工程的运行原理，构建所述多端直流工程的数学模型；步骤2，根据所述多端直流工程的主回路结构和多端直流工程主回路参数适用的优化方案，确定所述数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵；对所述输入变量矩阵中各输入变量进行初始参数赋值，使所述数学模型初始化，获取所述多端直流工程主回路参数在所述数学模型中初始化的初始种群；步骤3，根据所述输入变量矩阵中各输入变量对所述目标变量矩阵中各目标变量的不同影响，设定所述数学模型的种群变异比例和种群交叉比例；根据所述种群变异比例，得到所述初始种群变异产生的变异种群；根据所述种群交叉比例，在所述变异种群中随机选取替换样本，在所述初始种群中随机选取与所述替换样本等量的原始样本，且利用所述替换样本替换所述原始样本，得到变异交叉种群；步骤4，根据所述变异交叉种群，确定所述输入变量矩阵的重设赋值参数，且将所述重设赋值参数输入所述数学模型，获得所述目标变量矩阵相应的优化目标参数；根据所述数学模型的目标约束条件筛选所述优化目标参数，确定最优目标参数；步骤5，判断所述最优目标参数的筛选终止条件是否满足预设终止条件；如果满足，则停止根据所述数学模型的目标约束条件筛选所述优化目标参数，输出最优目标参数；如果不满足，则返回步骤3。...

【技术特征摘要】
1.一种多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分析多端直流工程的运行原理，根据所述多端直流工程的运行原理，构建所述多端直流工程的数学模型；步骤2，根据所述多端直流工程的主回路结构和多端直流工程主回路参数适用的优化方案，确定所述数学模型的输入变量矩阵和目标变量矩阵；对所述输入变量矩阵中各输入变量进行初始参数赋值，使所述数学模型初始化，获取所述多端直流工程主回路参数在所述数学模型中初始化的初始种群；步骤3，根据所述输入变量矩阵中各输入变量对所述目标变量矩阵中各目标变量的不同影响，设定所述数学模型的种群变异比例和种群交叉比例；根据所述种群变异比例，得到所述初始种群变异产生的变异种群；根据所述种群交叉比例，在所述变异种群中随机选取替换样本，在所述初始种群中随机选取与所述替换样本等量的原始样本，且利用所述替换样本替换所述原始样本，得到变异交叉种群；步骤4，根据所述变异交叉种群，确定所述输入变量矩阵的重设赋值参数，且将所述重设赋值参数输入所述数学模型，获得所述目标变量矩阵相应的优化目标参数；根据所述数学模型的目标约束条件筛选所述优化目标参数，确定最优目标参数；步骤5，判断所述最优目标参数的筛选终止条件是否满足预设终止条件；如果满足，则停止根据所述数学模型的目标约束条件筛选所述优化目标参数，输出最优目标参数；如果不满足，则返回步骤3。2.根据权利要求1所述的多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，步骤1中，所述多端直流工程的数学模型包括：直流系统模型、换流站整流侧换流阀模型、换流站逆变侧换流阀模型以及换流站换流变压器模型。3.根据权利要求2所述的多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，所述直流系统模型包括：其中，Vdc1…Vdcn分别对应第1号换流站的直流电压至第n号换流站的直流电压，Idc1…Idcn分别对应第1号换流站的直流电流至第n号换流站的直流电流，Pdc1…Pdcn分别对应第1号换流站的直流功率至第n号换流站的直流功率；其中，R2为第1号换流站至第2号换流站之间的线路电阻，R3为第2号换流站至第3号换流站之间的线路电阻，Rn为第n-1号换流站至第n号换流站之间的线路电阻。4.根据权利要求3所述的多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，所述换流站整流侧换流阀模型为：其中，m为换流阀中六脉动桥的个数，UdioNRn为第n号换流站整流侧换流阀的额定空载电压，UdioNRminn为第n号换流站整流侧换流阀的额定空载电压最小值，UdioRn为第n号换流站整流侧换流阀的空载电压，αn为第n号换流站整流侧换流阀的触发角，αmaxn为第n号换流站整流侧换流阀的触发角的许用最大值，dxRn为第n号换流站整流侧的直流感性压降标幺值，dxRminn为第n号换流站整流侧的直流感性压降标幺值的最小值，drRn为第n号换流站整流侧的直流阻性压降标幺值，vtn为第n号换流站的阀臂通态压降，Ikmaxn为第n号换流站的浪涌电流峰值，Ishortn为接入第n号换流站最大的短路直流电流，u2Nn为第n号换流站换流变压器的二次侧额定电压，u2n为第n号换流站换流变压器的二次侧电压，IdcNn为第n号换流站整流侧的额定直流电流，Qn为第n号换流站的无功消耗，Vdcminn为第n号换流站的直流电压最小值。5.根据权利要求4所述的多端直流工程主回路参数的优化方法，其特征在于，所述换流站逆变侧换流阀模型为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李欢，赵晓斌，杨煜，黄莹，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东,44