一种基于镜像牛顿法的含VSC-HVDC交直流系统潮流优化方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于镜像牛顿法的含VSC

【技术实现步骤摘要】
一种基于镜像牛顿法的含VSC-HVDC交直流系统潮流优化方法


[0001]本专利技术属于电力系统调度自动化
，具体涉及一种基于镜像牛顿法的含VSC-HVDC交直流系统潮流优化方法。

技术介绍

[0002]随着大功率半导体器件技术的进步，基于电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的直流输电(VSC-HVDC)得到迅速发展。为了解决两电平和三电平VSC技术存在的上述问题，德国慕尼黑联邦国防军大学的Rainer Marquardt于2001年提出了模块化多电平换流器(Modular MultilevelConverter，MMC)的概念，相比于两电平和三电平VSC，MMC具有以下明显优势：(1)MMC采用模块化的设计，由不同的子模块串联构成换流阀，避免了IGBT直接串联，降低了对器件静态、动态均压的要求；(2)MMC采用阶梯波调制，器件开关频率低，开关损耗小，大大降低了换流器的损耗；(3)高电压大容量MMC的电平数通常很多，换流器输出的阶梯波非常接近正弦波，波形质量高，无需安装交流滤波。由世界范围内柔性直流输电工程的发展趋势可以看出，MMC已成为柔性直流输电领域的主流拓扑结构，其在海上风电场并网、城市中心供电、孤岛和弱电网供电以及异步电网互联等领域得到了广泛应用。由此可见，基于电压源型换流器的直流输电(VSC-HVDC)代表了未来输电领域的重要发展方向，将对电能的大规模远距离输送、促进新能源并网及消纳、提高区域交流互联电网的安全稳定性具有里程碑式的意义。
[0003]VSC-HVDC并入电网之后，将对电网的运行方式产生重要影响。由于VSC-HVDC的元件特性、控制方法和数学模型与传统的基于相控换流器的高压直流输电存在较大差异，因此已有的交直流系统潮流优化模型与含VSC-HVDC的交直流系统潮流优化模型存在较大差异，已有的潮流优化方法无法直接使用。
[0004]专利技术目的
[0005]本专利技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述现有技术中所存在的问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于镜像牛顿法的含基于VSC-HVDC的交直流系统潮流优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤A.设计含VSC-HVDC的交直流系统的多目标潮流优化模型，具体包括：
[0008]以发电成本最小、有功网损最小、电压偏离额定电压最小、输电断面的输送容量最大作为优化目标，建立如式(1)-(14)所示的目标函数所代表的含VSC-HVDC的交直流系统的多目标潮流优化模型：
[0009][0010][0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]u
i.min
≤u
i
≤u
i.max
,i∈N
A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)，
[0022]Q
i.min
≤Q
i
≤Q
i.max
,i∈N
G
∪N
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)，
[0023]T
k.min
≤T
k
≤T
k.max
,k∈N
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)，
[0024]式中，f
P
表示系统的总发电成本，P
Gi
表示第i台发电机的有功出力，N
G
为发电机的总台数，a
i
、b
i
和c
i
为第i台发电机发电成本函数的常数系数；f
Q
表示系统的总网损；P
k.loss
表示支路k的网损；P
i.loss
表示第i个VSC的网损；δ
i
＝θ
si-θ
ci
；α
i
＝arctan(X
i
/R
i
)；μ
d
为直流电压利用率，M
i
为调制度，0≤M
i
≤1，g
dij
为消去联络节点后的直流网络的节点电导矩阵中的元素；式(11)中的正负号分别对应于整流器和逆变器；g
k
表示支路k的电导，该支路两端的电压幅值分别为u
i
和u
j
，两端的相角度差为θ
ij
；P
Gi
和P
Di
分别为节点i的有功发电功率和负荷功率；Q
Gi
和Q
Di
分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；N
A
、N
PQ
、N
VSC
、N
G
、N
C
、N
T
、N
B
分别代表所有节点集合、PQ节点集合、VSC节点集合、发电机节点集合、补偿电容器节点集合、变压器支路集合及所有支路集合；N
i
表示与节点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点；G
ij
和B
ij
分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；u
i.min
和u
i.max
分别表示节点i电压的下限和上限；Q
i
＝Q
Gi-Q
Di
表示节点i的注入无
功功率，Q
i.min
和Q
i.max
分别表示其下限和上限；T
k
表示变压器支路k的变比，T
k.min
和T
k.max
分别表示T
k
的下限和上限；d
v
表示电压偏离额定电压的程度，u
i.nor
表示节点i的额定电压；p
tie
表示输电断面的输送总容量，N
tie
表示输电断面中联络线的条数，i,j∈N
tie
表示取出每一条联络线，其两端节点分别为i和j；
[0025]步骤B.提供含VSC-HVDC的交直流系统的多目标潮流优化模型的求解方法，具体包括以下子步骤：
[0026]子步骤B1：首先引进权重系统λ1，λ2，λ3和λ4，其中λ
i
>0且将式(1)～(14)的化为如式(15)所示的目标函数：
[0027]Min.λ1f
P
+λ2f
Q
+λ3d
v-λ4p
tie
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)，
[0028]式中，λ1的数值为电网公司的够电电价，λ2的数值为电网公司的输电成本，λ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于镜像牛顿法的含基于VSC-HVDC的交直流系统潮流优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A.设计含VSC-HVDC的交直流系统的多目标潮流优化模型，具体包括：以发电成本最小、有功网损最小、电压偏离额定电压最小、输电断面的输送容量最大作为优化目标，建立如式(1)-(14)所示的目标函数所代表的含VSC-HVDC的交直流系统的多目标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：标潮流优化模型：u
i.min
≤u
i
≤u
i.max
,i∈N
A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)，Q
i.min
≤Q
i
≤Q
i.max
,i∈N
G
∪N
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)，T
k.min
≤T
k
≤T
k.max
,k∈N
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)，式中，f
P
表示系统的总发电成本，P
Gi
表示第i台发电机的有功出力，N
G
为发电机的总台数，a
i
、b
i
和c
i
为第i台发电机发电成本函数的常数系数；f
Q
表示系统的总网损；P
k.loss
表示支路k的网损；P
i.loss
表示第i个VSC的网损；δ
i
＝θ
si-θ
ci
；α
i
＝arctan(X
i
/R
i
)；
μ
d
为直流电压利用率，M
i
为调制度，0≤M
i
≤1，g
dij
为消去联络节点后的直流网络的节点电导矩阵中的元素；式(11)中的正负号分别对应于整流器和逆变器；g
k
表示支路k的电导，该支路两端的电压幅值分别为u
i
和u
j
，两端的相角度差为θ
ij
；P
Gi
和P
Di
分别为节点i的有功发电功率和负荷功率；Q
Gi
和Q
Di
分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；N
A
、N
PQ
、N
VSC
、N
G
、N
C
、N
T
、N
B
分别代表所有节点集合、PQ节点集合、VSC节点集合、发电机节点集合、补偿电容器节点集合、变压器支路集合及所有支路集合；N
i
表示与节点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点；G
ij
和B
ij
分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；u
i.min
和u
i.max
分别表示节点i电压的下限和上限；Q
i
＝Q
Gi-Q
Di
表示节点i的注入无功功率，Q
i.min
和Q
i.max
分别表示其下限和上限；T
k
表示变压器支路k的变比，T
k.min
和T
k.max
分别表示T
k
的下限和上限；d
v
表示电压偏离额定电压的程度，u
i.nor
表示节点i的额定电压；p
tie
表示输电断...

【专利技术属性】
技术研发人员：程炜，陈艳波，李高望，刘思源，尹航，武超，焦洋，王帅，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：