真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，包括：实时获取直流电网的潮流状态、拓扑状态、电网参数和新能源场信息；确立新能源最大化消纳目标函数表达式；分析真双极直流输电系统约束条件；生成预想事故集；建立整个系统的等效优化模型，针对预想事故集中的所有预想事故，求解对应优化调控方案，形成离线优化方案库。当系统实际发生故障时，立即匹配并应用离线库内最相近的优化方案，同时基于故障后的系统实际状态，计算并应用精确的实时优化方案；之后，根据系统的实际运行状态，更新预想事故集，并重新计算离线优化方案库。本方法适用于各种类型和拓扑的真双极直流输电系统，所提出的优化调控策略具有一般性，适用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法
本专利技术涉及一种真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，属于直流输电

技术介绍
随着柔性直流输电系统向更高电压等级、更大输电容量、多端化和网络化发展，灵活可靠的真双极系统结构将拥有广阔的应用前景。由于其灵活性和强支撑性，为实现新能源大规模送出提供了有效的技术手段，广泛地应用于风电汇集等新能源汇集场景，但是，真双极系统的灵活特性也对换流站的协调控制提出了更高的要求，对于如何有效提升新能源消纳能力，以及故障情况下快速自愈恢复的优化调控策略需求仍旧迫切，目前并未被充分研究。具体的说：真双极直流系统接入新能源电网，在考虑最大化地消纳新能源出力时，对换流站正、负极换流器均给定同一类型控制量，使交流电网注入正、负极输电线路的功率大小和方向一致，并未充分利用正负极换流器可独立控制的优势特性，控制两极换流器灵活分配新能源增发量到直流网络中。此外，对于面向新能源最大化消纳的真双极直流系统，在发生电网故障时，如何通过快速匹配最合适的优化调控方案恢复到正常运行状态，目前没有包含多种预想故障的离线优化方案库和在线优化的协调策略，以实现故障情形的自适应。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，在实现新能源最大化消纳的前提下，故障情况时快速匹配各端换流站的调控优化方案，充分利用真双极系统两极换流器可独立控制的特点，有效缩短故障发生后的恢复时间，提高电力系统稳定性。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，该方法包括以下步骤：步骤1，在真双极柔性直流输电系统稳定运行状态条件下，实时获取电网拓扑、电网参数和运行状态，其中运行状态包括初始各端的初始电压、有功功率；步骤2，建立真双极柔性直流输电系统的等效优化模型，所述真双极柔性直流输电系统共有n端，依次编号为1,2,...,m,m+1,...,q,q+1,...,n，其中第i＝1,2,...,q端为可调控端，第i＝1,2,...,m端为可调新能源端，第i＝q+1,...,n端为不可调端，q＜n，m＜q：等效优化模型的目标函数根据换流站实际传输容量进行选取：1)当可调新能源端的实际传输功率未达到换流站容量上限时，选取目标函数为f(x)max＝η(1)ΔP(1)+η(2)ΔP(2)+...+η(m)ΔP(m)，η(i)(i＝1,2,...,m)为第i端的新能源有功功率增发量ΔP(i)的权重系数，i＝1,2,...,m；2)当可调新能源端的实际传输功率达到换流站容量上限时，选取目标函数为f(x)max＝Pac(1)_last+Pac(2)_last+...+Pac(m)_last，Pac(i)_last(i＝1,2,...,m)表示优化调控后第i端的交流侧有功功率；等效优化模型的约束条件包括：选取1)中目标函数时满足：Pac(i)-Pac(i)_last≤0(i＝1,2,...,m)选取2)中目标函数时满足：Pac(i)_last-Pac(i)≤0(i＝1,2,...,m)k(i)Pac(i)≤PVSC(i)max_p(i＝1,2,...,m)(1-k(i))Pac(i)≤PVSC(i)max_n(i＝1,2,...,m)max(|k(i)Pac(i)|，|Pdc(i)_p|+Ploss(i)_p)≤PVSC(i)max_p(i＝m+1,2,...,q)max(|(1-k(i))Pac(i)|，|Pdc(i)_n|+Ploss(i)_n)≤PVSC(i)max_n(i＝m+1,2,...,q)|Pdc(i)_p|+Ploss(i)_p≤PVSC(i)max_p(i＝q+1,2,...,n)|Pdc(i)_n|+Ploss(i)_n≤PVSC(i)max_n(i＝q+1,2,...,n)其中，Pac(i)表示第i端交流侧初始有功功率，k(i)为系统第i端换流站中正极换流器的有功分配系数，PVSC(i)max_p和PVSC(i)max_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的有功功率上限，Pdc(i)_p和Pdc(i)_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的直流侧有功功率，Ploss(i)_p和Ploss(i)_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的有功功率损耗，Udc(i)表示第i端换流站直流电压，和分别为第i端换流站直流电压的上下限；Idc(ij)表示第i端和第j端换流站间直流线路传输的电流，表示第i端和第j端换流站间直流线路传输的电流上限；步骤3，将获取的电网拓扑、电网参数和运行状态作为初始值，初始化步骤2中建立的等效优化模型；步骤4，根据真双极柔性直流输电系统的历史故障数据，生成预想事故集；步骤5，根据步骤2中建立的等效优化模型，针对步骤3预想事故集中的所有预想事故，求解对应优化调控方案，形成离线优化方案库；步骤6，当真双极柔性直流输电系统状态发生变化时，进入运行状态判断：若当前电网拓扑或潮流与初始电网拓扑或潮流不一致时，有三种处理方法：1)立即匹配并应用离线优化方案库内最相近的对应优化调控方案；2)基于当前电网状态进行在线优化，实时求解对应优化调控方案；3)立即匹配并应用离线优化方案库内最相近的对应优化调控方案，再基于当前的电网状态和参数进行在线优化，实时求解对应优化调控方案，用实时求解得到的优化调控方案替换匹配得到的优化调控方案进一步，步骤1中所述的潮流状态包括初始各节点的电压及有功功率。进一步，该方法还包括在电网拓扑和潮流发生变化的同时更新离线优化方案库：若电网拓扑发生变化则更新等效优化模型；若仅潮流发生变化则将故障恢复至稳态后的潮流状态作为更新后的等效优化模型初始值，再次针对预想事故集中的所有预想事故，求解对应优化调控方案，更新离线优化方案库。进一步，步骤6中应用优化调控方案时，按照如下方式整定正、负极换流器有功功率实现优化调控：在正、负极换流器可独立调控的换流站中，对采取主从控制的换流站的正、负两极换流器，分别赋予有功功率分配系数为k(i)和1-k(i)，其中Pac(i)_p为第i端正极换流器交流侧的功率，k(i)满足0≤k(i)≤1，此时优化调控量为正极换流器有功分配系数k(i)，结合优化调控方案调整正、负极的有功功率注入分别为k(i)Pac(i)和(1-k(i))Pac(i)；对采取下垂控制的换流站，优化调控量包括正极换流器有功功率分配系数k(i)、或者正、负极换流器各自的下垂系数K(i)_p、K(i)_n；对采取混合控制策略，即同一换流站内其中一极换流器采用有功/无功耦合控制方式，另一极换流器采用包含上述主从控制或下垂控制的有功/无功解耦控制方式的换流站，优化调控量包括正极换流器有功分配系数k(i)，正、负极换流器各自的下垂系数K(i)_p、K(i)_n，内环、外环控制器参数、控制目标参考值。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1，在真双极柔性直流输电系统稳定运行状态条件下，实时获取电网拓扑、电网参数和运行状态，其中运行状态包括初始各端的初始电压、有功功率；/n步骤2，建立真双极柔性直流输电系统的等效优化模型，所述真双极柔性直流输电系统共有n端，依次编号为1,2,...,m,m+1,...,q,q+1,...,n，其中第i＝1,2,...,q端为可调控端，第i＝1,2,...,m端为可调新能源端，第i＝q+1,...,n端为不可调端，q＜n，m＜q：/n等效优化模型的目标函数根据换流站实际传输容量进行选取：1)当可调新能源端的实际传输功率未达到换流站容量上限时，选取目标函数为f(x)

【技术特征摘要】
1.真双极柔性直流输电系统故障下的自适应优化调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，在真双极柔性直流输电系统稳定运行状态条件下，实时获取电网拓扑、电网参数和运行状态，其中运行状态包括初始各端的初始电压、有功功率；
步骤2，建立真双极柔性直流输电系统的等效优化模型，所述真双极柔性直流输电系统共有n端，依次编号为1,2,...,m,m+1,...,q,q+1,...,n，其中第i＝1,2,...,q端为可调控端，第i＝1,2,...,m端为可调新能源端，第i＝q+1,...,n端为不可调端，q＜n，m＜q：
等效优化模型的目标函数根据换流站实际传输容量进行选取：1)当可调新能源端的实际传输功率未达到换流站容量上限时，选取目标函数为f(x)max＝η(1)ΔP(1)+η(2)ΔP(2)+...+η(m)ΔP(m)，η(i)(i＝1,2,...,m)为第i端的新能源有功功率增发量ΔP(i)的权重系数，i＝1,2,...,m；2)当可调新能源端的实际传输功率达到换流站容量上限时，选取目标函数为f(x)max＝Pac(1)_last+Pac(2)_last+...+Pac(m)_last，Pac(i)_last(i＝1,2,...,m)表示优化调控后第i端的交流侧有功功率；
等效优化模型的约束条件包括：
选取1)中目标函数时满足：Pac(i)-Pac(i)_last≤0(i＝1,2,...,m)
选取2)中目标函数时满足：Pac(i)_last-Pac(i)≤0(i＝1,2,...,m)
k(i)Pac(i)≤PVSC(i)max_p(i＝1,2,...,m)
(1-k(i))Pac(i)≤PVSC(i)max_n(i＝1,2,...,m)
max(|k(i)Pac(i)|，|Pdc(i)_p|+Ploss(i)_p)≤PVSC(i)max_p(i＝m+1,2,...,q)
max(|(1-k(i))Pac(i)|，|Pdc(i)_n|+Ploss(i)_n)≤PVSC(i)max_n(i＝m+1,2,...,q)
|Pdc(i)_p|+Ploss(i)_p≤PVSC(i)max_p(i＝q+1,2,...,n)
|Pdc(i)_n|+Ploss(i)_n≤PVSC(i)max_n(i＝q+1,2,...,n)






其中，Pac(i)表示第i端交流侧初始有功功率，k(i)为系统第i端换流站中正极换流器的有功分配系数，PVSC(i)max_p和PVSC(i)max_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的有功功率上限，Pdc(i)_p和Pdc(i)_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的直流侧有功功率，Ploss(i)_p和Ploss(i)_n分别为第i端换流站中正、负极换流器的有功功率损...

【专利技术属性】
技术研发人员：李周，张汀荃，
申请(专利权)人：南京东博智慧能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32