一種交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交直流混合電網(wǎng)的網(wǎng)損優(yōu)化問題與傳統(tǒng)無功優(yōu)化問題有很大不同，對(duì)于傳統(tǒng)交流 電網(wǎng)，主要通過合理配置系統(tǒng)無功W降低網(wǎng)損，而交直流混合電網(wǎng)則是通過調(diào)整直流功率 改變有功潮流分布，由于運(yùn)行中缺少能夠指導(dǎo)并適合的交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損分析方法， 亟需一種有效的分析交直流混合網(wǎng)損的方法。并且隨著電力需求和系統(tǒng)規(guī)模的不斷增長， 各類直流線路已開始大規(guī)模接入交流電網(wǎng)，隨之而來的是大量的直流潮流在混合電網(wǎng)中的 流動(dòng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)和研究還有待發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，旨 在解決大型交直流輸電網(wǎng)損優(yōu)化的問題，并找到最優(yōu)解條件W及交直流通道影響系統(tǒng)網(wǎng)損 的機(jī)理。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu) 化方法，其特征在于：輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械目刂谱兞?，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過調(diào)整直 流功率，構(gòu)建混合輸電網(wǎng)網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制模型并求得交直流混合系統(tǒng)網(wǎng)損的最優(yōu)解。 陽〇化]進(jìn)一步的，所述交直流混合輸電網(wǎng)網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制模型如下：
[0006] minS(u,x) =A(x)+D(u)
[0007] s.t.f[x，Pc(U),Pr(U)] = 0 陽00引 gnun (U)《g (U)《gmax (U)
[0009]Pc(U) =Au+D(u)+u〇陽010] Pr(U) = -AU+D(U)-u〇
[0011] 其中：x是狀態(tài)變量，U是控制變量，即流經(jīng)直流線路的有功功率，f是節(jié)點(diǎn)的功率 平衡方程，g(U)是相關(guān)交直流控制斷面換流站有功功率值，gmm(U)W及gm。, (U)分別為考慮 控制斷面爬坡速率約束的功率下限值W及上限值，Pe(U)是整流站輸送的有功功率，Pf(U) 是逆變站輸送的有功功率，A(X)是交流網(wǎng)損，D(U)是直流網(wǎng)損，U。是流經(jīng)直流線路的初始 有功功率，AU是調(diào)整量。
[0012] 所述確定目標(biāo)函數(shù)包括：W全天24小時(shí)交直流輸電網(wǎng)網(wǎng)損最小化為目標(biāo)函數(shù)，其 表達(dá)式為：
[0014] 其中，LT，d)分別為交流系統(tǒng)線路、變壓器支路和直流系統(tǒng)支路的合集，ij為節(jié) 點(diǎn)i與j之間的支路，PupPt,pP<H.汾別為交流線路、變壓器支路和直流系統(tǒng)網(wǎng)損，t為一 天中的時(shí)刻點(diǎn)，W小時(shí)為間隔，At為時(shí)刻點(diǎn)t對(duì)應(yīng)的時(shí)間段。
[0015] 所述模型約束條件包括：
[0016] (1)動(dòng)態(tài)交流系統(tǒng)的約束
[0017] 不等式約束： 陽〇1引發(fā)電機(jī)無功出力QgiW約束
[0019] Qwm" a)《QgiW《Qwmax a) (i G 腳
[0020] 其中，Qumm(t)及Qumax(t)分別是發(fā)電機(jī)無功出力下限及發(fā)電機(jī)無功出力上限；
[0021] 節(jié)點(diǎn)電壓Vi (t)約束 陽02引Vimm(t)《Vi(t)《Vimax(t)(iG腳
[0023] 其中，Vimin(t)及Vimaxa)分別是節(jié)點(diǎn)電壓下限及節(jié)點(diǎn)電壓上限；
[0024] 可投切電容器無功補(bǔ)償如(t)約束
[002引 Qcim" (t)《Qci(t)《Qcimax(t)(iG腳
[0026] 其中，Qcimm(t)及Qcimax(t)分別是可投切電容器無功補(bǔ)償下限及可投切電容器無 功補(bǔ)償上限；
[0027] 有載調(diào)壓變壓器分接頭變比Tah (t)約束
[002引 Twimin (t)《T肌(1：)《Twimax (t) (i E腳
[0029] 其中，Twimw(t)及分別是有載調(diào)壓變壓器分接頭變比下限及有載調(diào)壓變 壓器分接頭變比上限；
[0030] 可投切并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償如(t)離散約束
[0031] Qci (t) E (Qcimin (t)，Qciniin (t)+dgci,…Qciniax (t)-dgci, Qciniax (t) } (i E 腳
[0032] 其中，Qumm(t)及如max(t)分別是可投切并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償下限及可投切并聯(lián) 電容器無功補(bǔ)償上限，dwi為檔位公差；
[0033] 有載調(diào)壓變壓器分接頭Tah (t)離散約束
[0034] TVi (t) E (Twimin (t)，TVimin (t)+d肌，…T肌max (t)-dwi, Twimax (t) } (i E 腳
[0035] 其中，TApimi。^)及TApim。、^)分別是有載調(diào)壓變壓器分接頭下限及有載調(diào)壓變壓器 分接頭上限，dwi為檔位公差；
[0036]各式中，N為交直流電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的集合化1(t)和如(t)分別為交流系統(tǒng)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn) 發(fā)出的有功功率及無功功率；
[0037] (2)交直流系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)約束
[0038] 交直流系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)約束即為交直流電網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程
W40] 式中：iGN為交直流電網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)的集合；y為變壓器分接頭；Pw(t)和如(t) 分別為交流系統(tǒng)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的有功無功功率；(Li(t)為節(jié)點(diǎn)i的無功補(bǔ)償功率容量； Pdi(t)和Qdi(t)分別為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功無功功率；Pui(V，e，y，t)和Qui(V，e，y，t)分別為 線路上的有功功率和無功功率；Pdi(t)和Qdi(t)分別為第t個(gè)時(shí)段VSC所在節(jié)點(diǎn)i的有功 功率和無功功率；當(dāng)換流器i為整流器時(shí)，Api=L當(dāng)換流器i為逆變器時(shí)，APi=-L但 無論是整流還是逆變，均需要吸收無功功率，即Aw=1。
[0041] 進(jìn)一步的，交直流混合系統(tǒng)網(wǎng)損的最優(yōu)解包括：建立拉格朗日函數(shù)，引入A和5 系數(shù)，滿足最優(yōu)解KKT條件；
[0042] 模型的拉格朗日函數(shù)如下： 陽0創(chuàng) L(U，X) =A(X)+D(U) +ATf[X，Pc(U)，Pr(U)] W44] 滿足邸T條件：
[0046] 綜合計(jì)算拉格朗日函數(shù)對(duì)控制變量、狀態(tài)變量的靈敏度函數(shù)：
W48] 其中，輸電斷面的交流系統(tǒng)網(wǎng)損和直流系統(tǒng)網(wǎng)損對(duì)控制變量U的靈敏度分別為：
[00川 Sdu=Sa。，即滿足KKT條件，此時(shí)若不等式約束滿足不越限的條件，則達(dá)到交直流系 統(tǒng)功率調(diào)整最優(yōu)條件，越限則取限值。
[0052] 進(jìn)一步的，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)逐一求解，并能考慮相鄰時(shí)間斷面直流線路功率波動(dòng)的約 束，再求解當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)時(shí)引入上一時(shí)間點(diǎn)的交直流混合系統(tǒng)的功率優(yōu)化結(jié)果，體現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu) 化思想；Sdu和Sau是求解的關(guān)鍵，對(duì)相鄰時(shí)間斷面直流線路功率平滑波動(dòng)的約束由： 陽化引APm…《Pi(t)《APmax陽054] 變?yōu)椋?陽05引 APmin+Pi(t-1)《Pi(t) +AU(Sdu+SJ《APmax+Pi(t-1)
[0056] 加入了時(shí)間斷面和混合系統(tǒng)網(wǎng)損對(duì)U靈敏度，其中，Pi(t-1)為上一時(shí)間段得到的 直流線路的最優(yōu)輸送功率量。
[0057] 進(jìn)一步的，包括W下具體步驟： 陽05引步驟Sl:將時(shí)刻t初始化為0,W0為起始點(diǎn)，即令t=0;
[0059] 步驟S2 :輸入系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運(yùn)行約束，上一時(shí)刻直流線路最優(yōu)有功功率輸 送量，當(dāng)t= 0時(shí)刻，輸入系統(tǒng)前一日23時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0060] 步驟S3 :將迭代次數(shù)設(shè)置為0,設(shè)置優(yōu)化步長為1小時(shí)；
[0061] 步驟S4 :對(duì)交直流系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)潮流計(jì)算，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓和潮流分布；
[0062] 步驟S5 :基于步驟S4常規(guī)潮流計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行無功優(yōu)化計(jì)算，收斂性及系統(tǒng)約束 條件判定，判斷本次收斂結(jié)果是否滿足收斂精度及是否滿足限值，滿足則執(zhí)行步驟S6,不滿 足則執(zhí)行步驟S8;
[0063] 步驟S6:t時(shí)段無功優(yōu)化計(jì)算結(jié)果結(jié)束，輸出本時(shí)段優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)入t+1時(shí)段計(jì) 算；
[0064]步驟S7 :判斷時(shí)刻是否超過23點(diǎn)，超過則執(zhí)行步驟S10,不超過則執(zhí)行步驟S2 ; 陽0化]步驟S8:對(duì)越限的狀態(tài)變量取其限值，并繼續(xù)獲取網(wǎng)損、狀態(tài)變量、交直流斷面功 率對(duì)控制變量U的靈敏度關(guān)系，建立靈敏度矩陣，采用內(nèi)點(diǎn)法求解，得到控制變量的修正 值：
[0066] 步驟S9 :修正系統(tǒng)變量，得到新的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)并執(zhí)行步驟S4 ;
[0067] 步驟SlO:系統(tǒng)無功優(yōu)化結(jié)束。
[0068] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下有益效果：本發(fā)明考慮到系統(tǒng)分析交直流潮流分 布影響網(wǎng)損的原理，研究其運(yùn)行優(yōu)化時(shí)，能同時(shí)進(jìn)行交直流混合系統(tǒng)有功、無功優(yōu)化。建立 包含所有時(shí)間段的網(wǎng)損優(yōu)化模型，并在約束條件中加入各時(shí)間斷面間的相互約束，對(duì)此模 型進(jìn)行一次性求解；旨在解決大型直流輸電網(wǎng)損優(yōu)化的問題，并找到最優(yōu)解條件W及交直 流通道影響系統(tǒng)網(wǎng)損的機(jī)理。此方法適用于交直流系統(tǒng)的在線網(wǎng)損優(yōu)化計(jì)算方法。
【附圖說明】
[0069] 圖1是本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0071] 本發(fā)明提供一種交直流混合系統(tǒng)的網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：輸入網(wǎng)絡(luò)拓 撲中的控制變量，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過調(diào)整直流功率，構(gòu)建混合輸電網(wǎng)網(wǎng)損動(dòng)態(tài) 優(yōu)化控制模型并求得交直流混合系統(tǒng)網(wǎng)損的最優(yōu)解。
[0072] 進(jìn)一步的，所述交直流混合輸電網(wǎng)網(wǎng)損動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制模型如下：
[0073] minS(u,x) =A(x)+D(u) 陽074] s.t.f[x，Pc(U),Pr(U)] = 0 陽07引 gmin(U)《g(U)《gmax(U)
[0076] Pc(U)=Au+D(U)+u〇
[0077] Pr(U)= -Au+D(U)-u。
[0078] 其中：x是狀態(tài)變量，U是控制變量，即流經(jīng)直流線路的有功功率，f是節(jié)點(diǎn)的功率 平衡方程，g(U)是相關(guān)交直流控制斷面換流站有功功率值，gmm(U)W及gm。,(U)分別為考慮 控制斷面爬坡速率約束的功率下限值W及上限值，Pe(U)是整流站輸送的有功功率，Pf(U) 是逆變站輸送的有功功率，A(X)是交流網(wǎng)損，D(U)是直流網(wǎng)損，U。是流經(jīng)直流線路的初始 有功功率，AU是調(diào)整量。
[0079] 所述確定目標(biāo)函數(shù)包括：W全天24小時(shí)交直流輸電網(wǎng)網(wǎng)損最小化為目標(biāo)函數(shù)，其 表達(dá)式為：
[0081] 其中，LT，d)分別為交流系統(tǒng)線路、變壓器支路和直流系統(tǒng)支路的合集，ij為節(jié) 點(diǎn)i與j之間的支路，PupPt,pP<H.汾別為交流線路、變壓器支路和直流系統(tǒng)網(wǎng)損，t為一 天中的時(shí)刻點(diǎn)，W小時(shí)為間隔，At為時(shí)刻點(diǎn)t對(duì)應(yīng)的時(shí)間段。
[0082] 所述模型約束條件包括：
[0083] (1)動(dòng)態(tài)交流系統(tǒng)的約束
[0084] 不等式約束： 陽O財(cái)發(fā)電機(jī)無功出力Qgi(t)約束
[0086] Qwmina)《Qgi(t)《Qwmaxa) (iG腳
[0087] 其中，Qumm(t)及Qumax(t)分別是發(fā)電機(jī)無功出力下限及發(fā)電機(jī)無功出力上限； 陽〇8引節(jié)點(diǎn)電壓Vi(t)約束
[0089]Vimm(t)《Vi(t)《Vimax(t)(iG腳
[0090] 其中，Vimin(t)及Vimaxa)分別是節(jié)點(diǎn)電壓下限及節(jié)點(diǎn)電壓上限；
[0091] 可投切電容器無功補(bǔ)償如(t)約束
[0092]Qcim"(t)《Qci(t)《Qcimax(t)(iG腳
[009引其中，Qcimm(t)及如分別是可投切電容器無功補(bǔ)償下限及可投切電容器無 功補(bǔ)償上限；
[0094] 有載調(diào)壓變壓器分接頭變比Tah(t)約束 陽〇巧]Twim"(t)《T肌(t)《Twimaxa)(iG腳
[0096] 其中，Twimw(t)及分別是有載調(diào)壓變壓器分接頭變比下限及有載調(diào)壓變 壓器分接頭變比上限；
[0097] 可投切并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償如(t)離散約束
[009引 Qci(t