A comprehensive load optimization control method and system for multi-DC receiving power grid is presented. The proposed integrated load optimization control method calculates the specific load control quantity of each substation on the basis of the existing security and stability control strategy of the power grid, and determines the minimum comprehensive load shedding quantity which can maintain the security and stability of the multi-DC receiving power grid system by the improved particle swarm optimization algorithm, according to the minimum synthesis. Load shedding is performed by load shedding. The integrated load optimization control method and corresponding control system disclosed by the invention can realize the safety and stability control goal of large-scale receiving end power grid, and lay a foundation for optimizing the installation of load shedding device of power grid, improving the operation economy of the system and ensuring the safety and stability of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种多直流受端电网综合负荷优化控制方法与系统
本申请属于电力系统控制
，涉及直流输电控制技术，尤其涉及一种多直流受端电网综合负荷控制方法与系统。
技术介绍
近年来，随着大规模远距离大容量交流和直流输电技术的快速发展，我国东部电网接入直流功率大幅增加，东部电网呈现典型的受端系统特征。同时，由于风电、光伏等可再生能源的大规模发展，东部电网的常规电源逐渐被外来直流和本地电力电子接口新能源电力替代，系统的整体惯性水平持续下降，一旦发生直流闭锁等严重功率扰动，受端电网的安全稳定性将受到严峻挑战，造成如严重频率偏移、系统暂态稳定失稳、大幅电压偏移、潮流大幅转移等。为应对直流闭锁等故障，多直流馈入受端电网一般在直流闭锁后采取必要的切负荷等紧急控制措施，通过快速降低系统功率缺额，提高系统的安全稳定性，实现降低频率偏移、提高系统暂态稳定、减小电压偏移、弱化潮流转移等控制目标。因此，直流闭锁后的切负荷控制措施的实施，会影响受端系统的多重安全稳定属性，针对各种安全稳定属性对受端系统的负荷控制进行综合协调优化，能够显著提高受端系统的安全稳定性，并尽可能降低切负荷量，减少切负荷对用户供电的影响。直流闭锁后的切负荷控制优化的关键是兼顾系统的多重稳定性与系统经济性。有的研究基于可控负荷节点选取及负荷分层原理首先对负荷进行分层，确定不同层级上的切负荷量，在系统实际发生故障后通过快速查找控制策略表的实行进行相应的控制。有的文献针对特定直流闭锁后的系统响应特性，从防止系统失稳的角度对切负荷控制总量进行优化设计，对于其他安全稳定属性则仅在进行事后校核，未在优化过程中予以考虑。有的文献构建...
【技术保护点】
1.一种多直流受端电网综合负荷优化控制方法，适用于大规模受端电网直流闭锁故障的综合负荷控制；其特征在于：所述综合负荷优化控制方法在电网既有安全稳定控制策略基础上，计算各变电站的具体负荷控制量，通过改进的粒子群优化算法确定能够维持多直流受端电网系统安全稳定性的最小综合切负荷量，按照最小综合切负荷量执行切负荷操作。
【技术特征摘要】
1.一种多直流受端电网综合负荷优化控制方法，适用于大规模受端电网直流闭锁故障的综合负荷控制；其特征在于：所述综合负荷优化控制方法在电网既有安全稳定控制策略基础上，计算各变电站的具体负荷控制量，通过改进的粒子群优化算法确定能够维持多直流受端电网系统安全稳定性的最小综合切负荷量，按照最小综合切负荷量执行切负荷操作。2.一种多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于，所述综合负荷优化控制方法包括以下步骤：步骤1：确定多直流受端电网系统中所有待控负荷的控制量和优先级；步骤2：将多直流受端电网系统中所有待控负荷进行集中汇总，确定汇总到多直流受端电网系统中各最高电压等级变电站中的各条出线下所承载的不同优先级的负荷量；步骤3：按照待控直流闭锁故障初步确定待控负荷集合；步骤4：确定多直流受端电网系统最大允许频率偏移量约束，包括最大允许暂态频率偏移约束和最大稳态频率偏移约束；步骤5：确定多直流受端电网系统最大允许电压偏移约束；步骤6：确定系统各支路最大允许承载电流和功率；步骤7：确定待比较过载量线路集合；步骤8：以各变电站节点切负荷量为优化变量，以切负荷总量最小为优化目标，在机组功角、线路功率、母线电压约束下，构建多直流受端电网系统综合切负荷优化模型；步骤9：生成紧急切负荷方案初始粒子群，对于单一粒子的生成，粒子的初始位置是一个N维数组，N表示步骤3中求得的待控负荷集合中变电站的个数；步骤10：执行机电暂态仿真，将每个粒子的位置作为一个负荷控制方案，利用电力系统仿真软件进行暂态仿真并得到仿真结果；步骤11：据步骤8建立的多直流受端电网综合负荷优化控制模型计算粒子目标函数适应值，当所有约束条件都满足时，适应值即为模型的优化目标；步骤12：更新粒子群，得到所有粒子迭代过程中最优适应值粒子的位置，以及每个粒子在迭代过程中最优适应值的位置；步骤13：判断粒子群更新是否达到设定的最大迭代次数，如果没达到则返回步骤10；如果达到设定的最大迭代次数，则将适应值最小粒子的位置作为多直流受端电网综合负荷优化控制方法所得到的最优负荷控制方案。3.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：步骤1中，根据不同负荷的供电可靠性要求或用户供电协议确定待控负荷的优先级。4.根据权利要求3所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：对于未进行电力市场改造的电力公司，根据不同负荷的供电可靠性要求确定其优先级，供电可靠性要求越高的负荷，其优先级越高，供电可靠性要求越低的负荷，其优先级越低。5.根据权利要求4所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：对于不允许停电的用户，其协议供电价格最高，供电优先级最高；对于允许较短时间停电的用户，其协议供电价格较高，供电优先级次之；对于允许在一段时间内长时间停电的用户，其协议供电价格最低，供电优先级最低。6.根据权利要求3或5所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：将负荷按照优先级分为三级：一级负荷为供电可靠性要求最高和/或协议供电价格最高的负荷，由两个独立电源供电；二级负荷对供电可靠性要求较高和/或协议供电价格较高的负荷，应由两回线路供电；三级负荷对供电可靠性要求最低和/或协议供电价格最低的负荷，采用单回线路供电；对于采用双电源供电的负荷，赋其优先级为一级，对于采用双回线供电的负荷，赋其优先级为二级，其他负荷为三级，并相应确定各负荷的典型运行功率。7.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤2中，具体包括以下内容：S2-1：将具体用户的优先级和可控量汇总至第一级变电站，统计第一级变电站各出线下不同优先级负荷的负荷量；S2-2：将第一级变电站的待控负荷优先级和控制量汇总至第二级变电站，统计第二级变电站各出线下不同优先级负荷的负荷量；S2-3：将第二级变电站的待控负荷优先级和控制量汇总至第三级变电站，统计第三级变电站各出线下不同优先级负荷的负荷量；S2-4：将第三级变电站的待控负荷优先级和控制量汇总至第四级变电站，统计第四级变电站各出线下不同优先级负荷的负荷量；S2-5：确定各第四级变电站各条出线下所承载的不同优先级的可控负荷量。8.根据权利要求7所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤2中，所述具体用户是指电压等级为380V的电力用户；所述第一级变电站的典型电压等级为10kV；所述第二级变电站的典型电压等级为110kV；所述第三级变电站的典型电压等级为220kV；所述第四级变电站的典型电压等级为500kV。9.根据权利要求2或7所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤3中，按照S3-1～S3-4确定初步待控负荷集合：S3-1：累加统计各第四级变电站出线第Np级负荷的总量PcNp-Np，如果PcNp-Np<PDC，那么进入下一步，否则退出待控负荷集合初步搜索；S3-2：累加统计各第四级变电站出线第Np-1和Np级负荷的总量PcNp-1-Np，如果PcNp-1-Np<PDC，那么进入下一步，否则退出待控负荷集合初步搜索；S3-3：累加统计各第四级变电站出线第Np-2至Np级负荷的总量PcNp-2-Np，如果PcNp-2-Np<PDC，那么进入下一步，否则退出待控负荷集合初步搜索；S3-4：累加统计各第四级变电站出线第p至Np级负荷的总量Pcp-Np，如果Pcp-Np<PDC，那么p减小1，并重复S3-4，直至Pcp-Np≥PDC，退出待控负荷集合初步搜索；假定经上述搜索后，共需第p级至Np级负荷进行控制方能满足Pcp-Np≥PDC，此时将所有第四级变电站的所有p至Np级负荷总量分别统计出来，作为待控负荷集合；其中，PDC为待控直流闭锁功率。10.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤4中，根据实际电网的运行要求设定最大允许频率偏移量约束。11.根据权利要求10所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：选择多直流受端电网系统第一轮低频减载的启动频率为最大允许暂态频率偏移约束。12.根据权利要求10或11所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：选择49.5Hz为多直流受端电网系统允许最大稳态频率偏移约束。13.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤5中，根据多直流受端电网系统的各处的电压稳定极限电压确定最大允许暂态电压跌落约束。14.根据权利要求13所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：当多直流受端电网系统各处的电压稳定极限电压无法确定时，选择0.7pu为系统最大允许电压偏移约束。15.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤6中，通过各线路的设计参数获得其热稳定约束和机械稳定约束最大允许承载电流和功率，通过系统安全稳定分析确定各断面支路的最大允许承载电流和功率，将上述约束下的电压和功率上限取最小值，即得到各支路最大允许承载电流和功率。16.根据权利要求2所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤8中，优化模型如下：其中，minF为最小切负荷量，即优化变量，Pi为第i个变电站节点负荷的切负荷量，△δ为机组功角差向量，为机组最大功角差约束向量，s为线路视在功率向量，为线路最大传输功率向量，v为节点电压向量，和v分别为节点电压的上下限约束向量，f为节点频率向量，f为各节点最低频率的门槛值向量，P为切负荷向量，和P分别为切负荷量的上下限约束向量。17.根据权利要求16所述的多直流受端电网综合负荷优化控制方法，其特征在于：在步骤11中，模型的优化目标即适应值按以下公式计算：其中，Pi为第i个变电站节点负荷的切负荷量，εf为频率惩罚因子，△fj为第j个机组母线频率的越限量，σj为第j个机组的一次调频调差系数，εv为电压惩罚因子，△vk为第k个母线节点电压的越限量，Kv为电压调节系数，εs为功率惩罚因子，△sl为第l条线路的功率越...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘萌，苏建军，张国辉，李宽，李常刚，李玉敦，苏欣，史方芳，杨超，赵斌超，张婉婕，黄秉青，王永波，李聪聪，梁正堂，石硕，李娜，佟新元，王昕，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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