一种适用于交直流系统的潮流获取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于交直流系统的潮流获取方法，包括：首先建立包括交流网络模型、直流网络模型及换流器模型的交直流电力系统潮流模型,再采用锥松弛技术将交直流电力系统潮流模型松弛为二阶锥形式，最后在此基础上根据二阶锥线性化方法得到分段线性化的交直流电力系统潮流模型，其中，可以通过放缩法和改变分段数指标来调整线性化的精度。本发明专利技术采用锥松弛技术和二阶锥线性化技术，将原来的非凸非线性交直流潮流方程变换为凸的分段线性化形式，能够改善整个交直流系统运行的经济性，同时也更适用于处理电力系统中各种对时效性要求较高的运行优化问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于交直流系统的潮流获取方法
本专利技术属于电气工程领域，更具体地，涉及一种适用于交直流系统的潮流获取方法。
技术介绍
随着电压源型换流器和直流输电技术的发展，我国电力系统逐渐演变为交直流互联系统。但是，现今广为应用的交流系统的线性的直流潮流模型认为系统节点电压固定为1p.u.，然而，直流线路输送功率是需要电压差的，因此直流潮流模型不再适用于直流网络；最准确的交直流电力系统潮流模型考虑了交流潮流模型和换流站精确模型，其数学形式过于复杂，计算求解困难，且是一个非凸非线性的模型，用于优化问题式无法保证得到全局最优解，无法保证优化问题的时效性和电力系统运行的经济性。而支路潮流模型可以很轻易的拓展到直流系统中，不存在直流潮流模型的问题，且也没有精确交直流潮流模型那么复杂；基于支路潮流模型的交直流潮流模型可以通过锥松弛技术变为一个凸的二阶锥模型，能够保证优化结果的全局最优；若能在二阶锥模型的基础上将其线性化，就能采用目前成熟的线性规划求解方法进行快速计算，同时保证优化结果的时效性和全局最优性，提高电力系统运行的经济性。因此，交直流系统潮流方程的线性化方法具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种适用于交直流系统的潮流获取方法，旨在有效解决应用原方程时优化问题通过常规方法求解收敛困难和可能陷入局部最优解的问题。能够保证优化结果的全局最优，且计算速度相较于常规方法更快。为实现上述目的，本专利技术提供一种适用于交直流系统的潮流获取方法，包括如下步骤：S110建立交直流电力系统潮流模型，潮流模型包括交流网络模型、直流网络模型及换流器模型；其中，交流网络模型包括交流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型、线路两端电压子模型及交流网络各个回路的相角差子模型；换流器模型包括功率传输子模型、功率损耗子模型及传输容量约束子模型；直流网络模型包括直流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型及线路两端电压子模型；S120对交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型和换流器模型中功率损耗子模型进行松弛处理，获得松弛处理后交直流电力系统潮流模型；S130将进行松弛处理后交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型转化为圆锥形式子模型，获得圆锥化交直流电力系统潮流模型；S140将传输容量约束子模型、转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型和转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型通过多次对称和旋转处理实现线性化转化，获得线性化交直流电力系统潮流模型；S150根据线性化交直流电力系统潮流模型获得交直流电力系统潮流量。优选地，步骤S140中通过多次对称和旋转处理将传输容量约束子模型、转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型和转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型转化为三角形式约束，实现线性化处理。优选地，S120中根据如下方式进行松弛：将交流网络模型中功率损耗子模型中功率方程松弛为将直流网络模型中功率损耗子模型松弛为将直流网络模型中功率损耗子模型Plscvm＝|βPcvm|松弛为Plscvm≥βPcvm且Plscvm≥-βPcvm；其中，PrACj为第j条交流线路末端传输的有功功率，QrACj为第j条交流线路末端传输的无功功率，WrACj为第j条交流线路末端节点的电压的平方，IlACj为第j条交流线路上电流的平方；PrDCj为第j条直流线路末端传输的有功功率，WrDCj为第j条直流线路末端节点的电压的平方，IlDCj为第j条直流线路上电流的平方，Pcvm为连接至节点i上的第m个换流器的有功注入，Plscvm为连接至节点i上的第m个换流站的有功功率损耗，β为损耗系数。优选地，将步骤S130中松弛后交流网络模型中功率损耗子模型分解为圆锥形式交流网络模型中无功功率损耗子模型和圆锥形式交流网络模型中有功功率损耗子模型。优选地，圆锥形式交流网络模型中有功功率损耗子模型为(IlACj1+WrACj)2≥(IlACj1-WrACj)2+(2PrACj)2；圆锥形式交流网络模型中无功功率损耗子模型为(IlACj2+WrACj)2≥(IlACj2-WrACj)2+(2QrACj)2；其中，IlACj1和IlACj2均为中间变量。优选地，圆锥形式交流网络模型中有功功率损耗子模型线性化为：其中，和均为中间变量。优选地，圆锥形式交流网络模型中无功功率损耗子模型线性化为：其中，和为中间变量。优选地，步骤S140中圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型线性化为：其中，和为中间变量。优选地，步骤S140中传输容量约束子模型线性化为：其中，gcvmk和hcvmk为中间变量。优选地，在步骤S130和步骤S140之间还包括如下步骤：将传输容量约束子模型进一步松弛为如下形式将转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型(IlACj1+WrACj)2≥(IlACj1-WrACj)2+(2PrACj)2进一步松弛为如下形式{ε(IlACj1+WrACj)}2≥(IlACj1-WrACj)2+(2PrACj)2；将转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型(IlACj2+WrACj)2≥(IlACj2-WrACj)2+(2QrACj)2进一步松弛为如下形式{ε(IlACj2+WrACj)}2≥(IlACj2-WrACj)2+(2QrACj)2；其中，ε为松弛系数。本专利技术考虑交直流系统优化问题对于计算时效性和全局最优性的要求，将支路潮流模型拓展到交直流系统，并采用锥松弛技术得到交直流潮流二阶锥模型，在二阶锥模型的基础上将其线性化得到线性化的交直流潮流模型，达到以下效果：1、利用锥松弛技术将基于支路潮流模型的交直流潮流模型凸化，保证优化结果的全局最优性，提高电力系统运行的经济性；2、利用二阶锥线性化技术将二阶锥潮流模型线性化，提高了优化计算的速度，保证了交直流系统运行优化计算结果的时效性；3、所提方法理论上能非常方便利用商业软件进行直接计算，可快速的得到全局最优解，能够拓展到交直流电力系统的多种优化问题中。附图说明图1为本专利技术提供的适用于交直流系统的潮流获取方法的流程图；图2为本专利技术提供的适用于交直流系统中交流线路模型示意图；图3为本专利技术提供的适用于交直流系统中换流站模型示意图；图4为本专利技术提供的适用于交直流系统直流线路模型示意图；图5为本专利技术提供的适用于交直流系统的潮流获取方法中二阶锥线性化示意图；图6(a)为二阶锥线性化过程中圆锥横截面示意图，图6(b)为二阶锥线性化过程中对称变换后区域示意图，图6(c)为二阶锥线性化过程中第一次旋转和对称后区域示意图，图6(d)为二阶锥线性化过程中K次旋转和对称后区域示意图；图7(a)为当缩放系数为1时线性化约束区域示意图，图7(b)为当缩放系数为时线性化约束区域示意图；图8为增加一条支流线路的IEEE14节点算例拓扑图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对交直流电力系统非凸非线性的潮流方程，如何将其凸化并线性化，以保证其用于优化问题时的时效性和全局最优性，提供了一种适用于交直流系统优化问题的潮流方程线性化方法。该方法以基于支路潮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于交直流系统的潮流获取方法，其特征在于，包括如下步骤：S110建立交直流电力系统潮流模型，潮流模型包括交流网络模型、直流网络模型及换流器模型；其中，交流网络模型包括交流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型、线路两端电压子模型及交流网络各个回路的相角差子模型；换流器模型包括功率传输子模型、功率损耗子模型及传输容量约束子模型；直流网络模型包括直流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型及线路两端电压子模型；S120对交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型和换流器模型中功率损耗子模型进行松弛处理，获得松弛处理后交直流电力系统潮流模型；S130将进行松弛处理后交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型转化为圆锥形式子模型，获得圆锥化交直流电力系统潮流模型；S140将传输容量约束子模型、转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型和转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型通过多次对称和旋转处理实现线性化转化，获得线性化交直流电力系统潮流模型；S150根据线性化交直流电力系统潮流模型获得交直流电力系统潮流量。

【技术特征摘要】
1.一种适用于交直流系统的潮流获取方法，其特征在于，包括如下步骤：S110建立交直流电力系统潮流模型，潮流模型包括交流网络模型、直流网络模型及换流器模型；其中，交流网络模型包括交流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型、线路两端电压子模型及交流网络各个回路的相角差子模型；换流器模型包括功率传输子模型、功率损耗子模型及传输容量约束子模型；直流网络模型包括直流线路的功率平衡子模型、线路损耗子模型及线路两端电压子模型；S120对交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型和换流器模型中功率损耗子模型进行松弛处理，获得松弛处理后交直流电力系统潮流模型；S130将进行松弛处理后交流网络模型中功率损耗子模型、直流网络模型中功率损耗子模型转化为圆锥形式子模型，获得圆锥化交直流电力系统潮流模型；S140将传输容量约束子模型、转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型和转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型通过多次对称和旋转处理实现线性化转化，获得线性化交直流电力系统潮流模型；S150根据线性化交直流电力系统潮流模型获得交直流电力系统潮流量。2.如权利要求1所述的潮流获取方法，其特征在于，所述步骤S140中通过多次对称和旋转处理将传输容量约束子模型、转化为圆锥形式交流网络模型中功率损耗子模型和转化为圆锥形式直流网络模型中功率损耗子模型转化为三角形式约束，实现线性化处理。3.如权利要求1或2所述的潮流获取方法，其特征在于，S120中根据如下方式进行松弛：将交流网络模型中功率损耗子模型中功率方程松弛为将直流网络模型中功率损耗子模型松弛为将直流网络模型中功率损耗子模型Plscvm＝|βPcvm|松弛为Plscvm≥βPcvm且Plscvm≥-βPcvm；其中，PrACj为第j条交流线路末端传输的有功功率，QrACj为第j条交流线路末端传输的无功功率，WrACj为第j条交流线路末端节点的电压的平方，IlACj为第j条交流线路上电流的平方；PrDCj为第j条直流线路末端传输的有功功率，WrDCj为第j条直流线路末端节点的电压的平方，IlDCj为第j条直流线路上电流的平方，Pcvm为连接至节...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金山，文劲宇，李湃，艾小猛，方家琨，姚伟，周博，黄越辉，张舒捷，李延和，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司电力科学研究院，华中科技大学，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63