降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法。本发明专利技术采用的步骤为：判断被控线路潮流调节有功无功功率的目标值是否在规定约束条件范围内，若在，则进行下一步；若超出，则将被控线路潮流调节有功无功功率目标值调整至规定约束条件范围内；判断被控线路有功无功功率潮流调节需求量是否在DPFC多单元系统可调节范围内，若在，则进行下一步；若超出，则重新调整潮流调节需求量；对DPFC多单元系统调节被控线路有功和无功功率时的总需求补偿电压进行计算，之后对目标函数进行求解，得到DPFC协调出力分配方案。本发明专利技术提高了装置利用率，使得装置实际输出电压提高，并提高了装置使用容量，同时降低了装置整体损耗。体损耗。体损耗。

【技术实现步骤摘要】
降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法


[0001]本专利技术属于智能电网安全稳定运行
，具体地说是一种降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法。

技术介绍

[0002]新能源电力自身的波动性与间歇性、含新能源电源的电力系统双侧随机性以及线路输送能力限制，可能会导致传输线路存在过载和双向潮流问题。同时，不受控的潮流会造成部分区域电力供给不足、线路传输损耗大等问题，甚至降低系统稳定性和可靠性。
[0003]分布式潮流控制器(distributed power flow controller,DPFC)又被称为广义分布式静止串联补偿器，是一种利用低压变流器模块叠加进行线路补偿的分布式串联型柔性交流输电设备(Distributed Flexible Alternative Current Transmission System，D
‑
FACTS)，相较于集中式装置，DPFC成本低、可靠性高、占地小、可扩展性强。因此DPFC将会是未来柔性交流输电技术的又一发展方向，具有广阔的推广应用前景。
[0004]针对DPFC多单元出力协调控制，目前广泛采用的方法有均分法和比例法。采用均分出力分配法时，若子单元容量不一致，则容量大的子单元利用率低，且整个系统调控范围受容量最小的子单元制约，经济性低；若采用比例出力分配法，将按照各子单元容量比例进行出力分配，但当调节量较小时，装置整体利用率较低，装置损耗大。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其可根据实际工况灵活投入子单元，提高装置利用率，使得装置实际输出电压提高，并提高装置使用容量，同时降低DPFC装置整体损耗。
[0006]为此，本专利技术采用如下的技术方案：降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其包括步骤：
[0007]1)判断被控线路潮流调节有功功率和无功功率的目标值是否在规定约束条件范围内，若在规定约束条件范围内，则进行下一步；若超出规定约束条件范围，则将被控线路潮流调节有功功率和无功功率目标值调整至规定约束条件范围内；
[0008]2)判断被控线路有功和无功功率潮流调节需求量是否在DPFC多单元系统可调节范围内，若在DPFC多单元系统可调节范围内，则进行下一步；若超出DPFC多单元系统可调节范围，则重新调整潮流调节需求量；
[0009]3)对DPFC多单元系统调节被控线路有功和无功功率时的总需求补偿电压进行计算，之后对目标函数进行求解，得到DPFC协调出力分配方案；
[0010]4)最后，下达出力分配指令至DPFC各子单元，DPFC各子单元按照指令对被控线路潮流进行调节。
[0011]进一步地，步骤3)中，设被控线路末端的有功功率、无功功率潮流为P
L
、Q
L
，则：
[0012][0013][0014]式中，δ
sr
为线路首末两端电压V
s
与V
r
相位差；V
sei
为第i个DPFC子单元对线路注入电压，i＝1,2,3
…
n；X与R分别对应电力系统串接DPFC支路上的等效电抗与电阻；V
s
、V
r
分别为线路首末两端电压；
[0015]当DPFC多单元系统采用平均法时，得DPFC各单元的出力，即子单元i单相变流器对线路注入电压V
sei
为：
[0016][0017]式中，V
seΣ
为总需求补偿电压。
[0018]进一步地，DPFC多单元系统的整体损耗计算公式为式(21)：
[0019][0020]当DPFC多单元系统采用比例法时，定义DPFC多单元系统线路安装总容量为S
seΣ
，子单元i的装置额定容量为S
sei
，单个子单元与安装总容量比例系数为h
i
，有：
[0021][0022][0023]DPFC各单元的出力为：
[0024][0025]继而DPFC装置总损耗为：
[0026][0027]进一步地，对实际工程，考虑线路子单元的故障或者退出运行，引入子单元运行状态变量D
i
，则有：
[0028][0029]根据上式，则出力方案也随之变化，当采用平均法时，各子单元的出力分配如下：
[0030][0031]DPFC装置总损耗为：
[0032][0033]若采用比例法，线路安装总容量、容量比例系数以及子单元出力均变化，则有：
[0034][0035][0036][0037]DPFC装置总损耗变为：
[0038][0039]定义第i个DPFC子单元实际使用容量为S
sefi
，则有：
[0040][0041]当V
sei
＝0时，S
sefi
＝0，DPFC子单元利用率为0％。
[0042]进一步地，从多个约束条件中寻求最优解即为多目标优化问题，基于此，有：
[0043][0044]在式(34)中，F(x)是多目标函数，f
i
(x)是各个约束条件对应的子目标函数，x是需进行优化设计的自变量，g
j
(x)是多目标函数不等式约束条件，h
k
(x)是多目标函数等式约束条件，j
max
、k
max
分别为不等式约束与等式约束的数量。
[0045]进一步地，为保证DPFC子单元在线路中正常投入运行，设定如下规定约束条件：
[0046]线路控制的DPFC总需求补偿电压约束，即DPFC子单元i输出电压V
sei
之和与系统需求总电压V
seΣ
相等：
[0047][0048]线路潮流约束：
[0049]P
L,min
≤P
L,ref
≤P
L,max
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(36)
[0050]Q
L,min
≤Q
L,ref
≤Q
L,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(37)
[0051]I
L,min
≤I
L
≤I
L,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(38)
[0052]P
L,ref
为被控线路的有功功率；Q
L,ref
为被控线路的无功功率；I
L
为被控线路的电流；P
L,min
、P
L,max
和Q
L,min
、Q
L,max
分别对应被控线路的有功、无功功率的上、下限；I
L,min
与I
L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.降低装置整体损耗的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，包括步骤：1)判断被控线路潮流调节有功功率和无功功率的目标值是否在规定约束条件范围内，若在规定约束条件范围内，则进行下一步；若超出规定约束条件范围，则将被控线路潮流调节有功功率和无功功率目标值调整至规定约束条件范围内；2)判断被控线路有功和无功功率潮流调节需求量是否在DPFC多单元系统可调节范围内，若在DPFC多单元系统可调节范围内，则进行下一步；若超出DPFC多单元系统可调节范围，则重新调整潮流调节需求量；3)对DPFC多单元系统调节被控线路有功和无功功率时的总需求补偿电压进行计算，之后对目标函数进行求解，得到DPFC协调出力分配方案；4)最后，下达出力分配指令至DPFC各子单元，DPFC各子单元按照指令对被控线路潮流进行调节。2.根据权利要求1所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，步骤3)中，设被控线路末端的有功功率、无功功率潮流为P
L
、Q
L
，则：，则：式中，δ
sr
为线路首末两端电压V
s
与V
r
相位差；V
sei
为第i个DPFC子单元对线路注入电压，i＝1,2,3
…
n；X与R分别对应电力系统串接DPFC支路上的等效电抗与电阻；V
s
、V
r
分别为线路首末两端电压；当DPFC多单元系统采用平均法时，得DPFC各单元的出力，即子单元i单相变流器对线路注入电压V
sei
为：式中，V
seΣ
为总需求补偿电压。3.根据权利要求1所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，DPFC多单元系统的整体损耗计算公式为式(21)：当DPFC多单元系统采用比例法时，定义DPFC多单元系统线路安装总容量为S
seΣ
，子单元i的装置额定容量为S
sei
，单个子单元与安装总容量比例系数为h
i
，有：
DPFC各单元的出力为：继而DPFC装置总损耗为：4.根据权利要求3所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，对实际工程，考虑线路子单元的故障或者退出运行，引入子单元运行状态变量D
i
，则有：根据上式，则出力方案也随之变化，当采用平均法时，各子单元的出力分配如下：DPFC装置总损耗为：若采用比例法，线路安装总容量、容量比例系数以及子单元出力均变化，则有：若采用比例法，线路安装总容量、容量比例系数以及子单元出力均变化，则有：若采用比例法，线路安装总容量、容量比例系数以及子单元出力均变化，则有：DPFC装置总损耗变为：定义第i个DPFC子单元实际使用容量为S
sefi
，则有：当V
sei
＝0时，S
sefi
＝0，DPFC子单元利用率为0％。5.根据权利要求1所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，从多个约束条件中寻求最优解即为多目标优化问题，基于此，有：
在式(34)中，F(x)是多目标函数，f
i
(x)是各个约束条件对应的子目标函数，x是需进行优化设计的自变量，g
j
(x)是多目标函数不等式约束条件，h
k
(x)是多目标函数等式约束条件，j
max
、k
max
分别为不等式约束与等式约束的数量。6.根据权利要求5所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，为保证DPFC子单元在线路中正常投入运行，设定如下规定约束条件：线路控制的DPFC总需求补偿电压约束，即DPFC子单元i输出电压V
sei
之和与系统需求总电压V
seΣ
相等：线路潮流约束：P
L,min
≤P
L,ref
≤P
L,max
ꢀꢀꢀꢀ
(36)Q
L,min
≤Q
L,ref
≤Q
L,max
ꢀꢀꢀꢀ
(37)I
L,min
≤I
L
≤I
L,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(38)P
L,ref
为被控线路的有功功率；Q
L,ref
为被控线路的无功功率；I
L
为被控线路的电流；P
L,min
、P
L,max
和Q
L,min
、Q
L,max
分别对应被控线路的有功、无功功率的上、下限；I
L,min
与I
L,max
分别对应被控线路的电流上、下限；DPFC各子单元的装置出力约束：V
r,i
为DPFC子单元i额定输出电压，i＝1,2,...,n；k是效率约束系数；S
sefi
为DPFC子单元i实际使用容量；S
sei
为DPFC子单元i额定容量；变压器电压约束：V
sei
≤V
semaxi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(40)V
semaxi
为DPFC子单元i所允许对输电线路注入电压最大值；变压器容量约束：S
sefi
≤S
TNi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(41)S
TNi
为DPFC子单元i与输电线路之间单匝耦合变压器额定功率。7.根据权利要求6所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，DPFC各子单元的装置出力约束中，每个DPFC子单元的输出电压以及使用容量均不得小于其额定输出电压和额定容量的80％，即效率约束系数k取0.8。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的分布式潮流控制器协调出力分配方法，其特征在于，在有效降低DPFC子单元损耗的同时完成对被控线路潮流调控任务，引入被控线路有功功率实时值与给定参考值误差平方和||P
Lref
‑
P
L
||2，P
Lref
为被控线路有功功率给定参考值，P
L
为被控线路有功功率实时值；定义投入单元个数变量函数为A(m1)，其中m1是DPFC子单元投入个数，根据DPFC多单元系统运行约束条件，引入协调优化函数w(u
i
)，u
i
表示第i个子单元输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊健，陈骞，裘鹏，陆翌，许烽，谢浩铠，倪晓军，丁超，郑眉，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：