一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法，属于电力系统稳定及控制领域。本发明专利技术的电力系统潮流优化方法所采用的HPFC等效模型考虑了串联耦合变压器电抗，更贴近实际，并推导了HPFC在不同控制模式下的潮流计算方法；以系统经济性和安全性指标为优化模型的目标函数，以发电机出力和电压、变压器可调变比、HPFC的控制目标为优化模型的控制变量，从电力系统运行和HPFC内部约束两方面确定优化模型的约束条件，优化模型更为全面、严谨；在计算时采用的HPFC控制模式不单单为常用的定功率控制模式，还同时考虑了电压调节控制模式、相角调节控制模式、阻抗补偿控制模式等其他三种控制模式，计算结果可以为HPFC控制模式的选取提供参考。的选取提供参考。的选取提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定及控制领域，具体涉及一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法。

技术介绍

[0002]混合型潮流控制器(Hybrid Power Flow Controller,HPFC)是近年来出现的一种混合型柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System,FACTS)装置，由统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)和“Sen”变压器(“Sen”Transformer，ST)组成。其作为柔性交流输电装置的一种，可以在不改变网络结构的情况下，对大型互联电网实现快速、频繁、连续、全面和灵活地控制，显著提高电网的稳定性水平和动态性能，增强电网的传输能力和潮流可控性。相较于诸如UPFC等传统的FACTS设备，HPFC综合了UPFC和ST的优点，不仅拥有与UPFC相同的调节特性，而且在相同调节范围下，其成本造价大大降低，具有很强的实际应用价值。
[0003]目前，有关FACTS的潮流优化研究中大多只考虑了在定功率控制模式下的潮流性能，在系统发生故障时，HPFC的控制模式将对系统的安全稳定产生重大影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法，包括以下步骤：
[0007]S1：输入电网数据和N
‑
1预想故障集，初始化控制变量，控制变量包括HPFC不同控制模式的控制目标值、可调发电机出力、PV节点电压、抽头可调变压器变比；
[0008]S2：进行HPFC在定功率控制模式下的潮流计算，若计算结果不满足约束条件，则重新生成所有的控制参数；若满足条件则计算各目标函数值；
[0009]S3：进行HPFC在其他控制模式下的潮流计算，若计算结果不满足约束条件，则重新生成该控制模式所对应的控制参数；若满足条件则计算各目标函数值；
[0010]S4：计算总目标函数，记录个体最优目标函数和群体最优目标函数及各自对应的控制变量和HPFC控制模式；
[0011]S5：若迭代次数未达到设定值，则转到S6，否则转到S7；
[0012]S6：更新控制变量的参数和速度，转至S2；
[0013]S7：输出潮流优化结果和最优控制模式。
[0014]可选地，所述步骤S2中，HPFC的定功率控制模式是指对串联侧电压源进行控制，从而使串联侧线路有功和无功潮流达到理想值。
[0015]在线路ij上引入附加节点m、n，且附加节点m位于UPFC和ST之间，附加节点n位于ST和线路阻抗之间。
[0016]线路nj的潮流可以表示为：
[0017][0018]V
n
∠θ
n
＝V
i
∠θ
i
+V
H
∠θ
H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]其中，V
k
、θ
k
(k＝i,j,m)表示相应节点电压幅值和相角；g
L
、b
L
表示线路串联电导和电纳；B
c
表示线路并联电纳；V
H
、θ
H
表示HPFC串联侧电压幅值和相角。
[0020]联立式(1)
‑
(2)可以求解出HPFC在定功率控制模式下的串联侧电压幅值和相角
[0021]对于HPFC接入线路，有：
[0022][0023]其中，分别表示在定功率控制模式下UPFC和ST的串联侧电压幅值和相角，且和为固定组合，具体参数与ST的投切位置有关；为固定组合，具体参数与ST的投切位置有关；分别表示流经UPFC和ST串联侧的电流相量；X
se
、X
cr
分别表示UPFC和ST的串联变压器耦合电抗；
[0024]根据式(3)的计算结果选取ST的最佳投切位置，使得最小，由此可以得到的具体参数。
[0025]可选地，所述的其他模式包括：电压调节控制模式、相角调节控制模式、阻抗补偿控制模式中的一种或者多种；
[0026]其中，所述的电压调节控制模式是指在HPFC串联侧电压与并联母线电压相角相同的情况下，控制HPFC串联侧电压幅值；所述的相角调节控制模式是指在保持HPFC串联侧电压与并联母线电压幅值相同情况下，控制串联侧电压的相角；所述的阻抗补偿控制模式是指控制串联侧电压源的电压与流经的电流保持恒定值，以补偿受控线路的阻抗。
[0027]可选地，当节点n的电压幅值V
n
＝V
ref
时，可以得到：
[0028][0029]根据式(4)可以得到HPFC在电压调节控制模式下的串联侧电压幅值和相角
[0030]对于HPFC接入线路，有：
[0031][0032]其中，分别表示在电压调节控制模式下UPFC和ST的串联侧电压幅值和相角，且和为固定组合，具体参数与ST投切位置有关。
[0033]根据式(5)的计算结果选取ST的最佳投切位置，使得最小，由此可以得到的具体参数。
[0034]可选地，以节点i的电压为参考，将V
H
∠θ
H
分解为水平分量V
Hp
和垂直分量V
Hq
，当节点i和节点n之间的电压相角差为θ
ref
时，可以得到：
[0035][0036][0037]其中，为HPFC串联侧电压与节点i电压的相角差。
[0038]联立式(6)
‑
(7)可以求解出HPFC在相角调节控制模式下的串联侧电压幅值和相角
[0039]对于HPFC接入线路，有：
[0040][0041]其中，分别表示在电压调节控制模式下UPFC和ST的串联侧电压幅值和相角，且和为固定组合，具体参数与ST投切位置有关。
[0042]根据式(8)的计算结果选取ST的最佳投切位置，使得最小，由此可以得到的具体参数。
[0043]可选地，当HPFC补偿阻抗目标值为Z
ref
时：
[0044][0045]其中，表示线路串联电流相量；
[0046]根据式(9)可以得到HPFC在阻抗补偿控制模式下的串联侧电压幅值和相角
[0047]对于HPFC接入线路，有：
[0048][0049]其中，分别表示在电压调节控制模式下UPFC和ST的串联侧电压幅值和相角，且和为固定组合，具体参数与ST投切位置有关。
[0050]根据式(10)的计算结果选取ST的最佳投切位置，使得最小，由此可以得到的具体参数。
[0051]一种计算机可读的存储介质，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建含有控制变量、目标函数和约束条件的优化模型；输入电网数据和N
‑
1预想故障集，初始化控制变量；所述控制变量包括HPFC不同控制模式的控制变量与电力系统控制变量；S2：进行HPFC在定功率控制模式下的潮流计算，若计算结果不满足约束条件，则重新生成所有的控制变量；若满足条件则计算各目标函数值；S3：进行HPFC在除定功率控制模式以外的其他控制模式下的潮流计算，若计算结果不满足约束条件，则重新生成该控制模式所对应的控制变量；若满足条件则计算各目标函数值；S4：计算总目标函数，记录个体最优目标函数和群体最优目标函数及各自对应的控制变量和HPFC控制模式；S5：若迭代次数未达到设定值，则转到S6，否则转到S7；S6：更新各控制变量，转至S2；S7：输出潮流优化结果和最优控制模式。2.根据权利要求1所述的计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，HPFC的定功率控制模式是指对串联侧电压源进行控制，从而使串联侧线路有功和无功潮流达到理想值；所述定功率控制模式下，HPFC控制变量的计算方法包括以下步骤：在线路ij上引入附加节点m、n，且附加节点m位于UPFC和ST之间，附加节点n位于ST和线路阻抗之间；线路nj的潮流可以表示为：V
n
∠θ
n
＝V
i
∠θ
i
+V
H
∠θ
H
(2)其中，V
k
、θ
k
(k＝i,j,m)表示相应节点电压幅值和相角；g
L
、b
L
表示线路串联电导和电纳；B
c
表示线路并联电纳；V
H
、θ
H
表示HPFC串联侧电压幅值和相角；联立式(1)
‑
(2)可以求解出HPFC在定功率控制模式下的串联侧电压幅值和相角对于HPFC接入线路，有：其中，分别表示在定功率控制模式下UPFC和ST的串联侧电压幅值和相角，且和为固定组合，具体参数与ST的投切位置有关；为固定组合，具体参数与ST的投切位置有关；分别表示流经UPFC和ST串联侧的电流相量；X
se
、X
cr
分别表示UPFC和ST的串联变压器耦合电抗；根据式(3)的计算结果选取ST的最佳投切位置，使得最小，由此可以得到的具体参数。3.根据权利要求1所述的计及HPFC控制模式的电力系统潮流优化方法，其特征在于，所述的其他模式包括：电压调节控制模式、相角调节控制模式、阻抗补偿控制模式中的一种或
者多种；其中，所述的电压调节控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁博，关辰皓，杨鹏，吴熙，张章，
申请(专利权)人：东南大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：