[发明专利]一种最优潮流模型的建模方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统规划和运行调度技术领域，尤其涉及一种在含高压直流输电系统（High Voltage Direct Current Transmission System，HVDC）的最优潮流模型的建模方法及装置。

背景技术

电力系统最优潮流是一个大规模、多约束、非线性的优化规划问题，利用最优潮流能将电力系统的可靠性与电能质量量化成相应的经济指标，最终达到优化资源配置、降低发电输出成本、提高对用户的服务质量等目的，具有传统潮流模型计算无法实现的技术经济价值。

由于我国一次能源资源主要分布在西部、北部以及西北部，而能源消耗中心集中在华北、华东以及广东等地，超高压电网承担了大规模远距离输送电力的功能。而高压直流输电系统由于其经济传输距离长，易于快速灵活控制输送功率等优点，在我国得到了大规模应用。含HVDC模型的潮流计算、最优潮流计算致力于对电网规划运行评估、提高经济效益，是目前工业界和科研学术界研究的热点之一。

目前在含HVDC模型的潮流计算方面，工业界已经提出了较为完整和精确的HVDC准稳态模型，该HVDC准稳态模型能够考虑HVDC系统中换流站的电压损耗以及功率损耗，其计算结果和精度得到了广泛的认同。然而这些模型具有如下缺点：

1）数学表述复杂，公式较多；

2）与交流系统数学模型在衔接上存在很大的技术难度。

因此，目前实用化的、精确的含HVDC模型的潮流计算普遍采用交替求解策略，即对交流系统采用标幺值数学模型进行计算，对HVDC系统采用有名值数学模型进行计算，将HVDC功率作为等值负荷与交流系统模型进行衔接，仅在交替求解过程中对HVDC等值功率进行标幺值处理。

最优潮流计算是对潮流计算进行扩展，致力于求取满足安全运行约束下经济性最优的电网运行方式（包括HVDC控制方式）。由于最优潮流模型需要对交流系统和HVDC系统进行联立求解，导致上述的交替求解策略无法在最优潮流中应用。

现在广泛采用的计算HVDC最优潮流模型于20世纪90年代由学术界最先提出，由于当时计算条件的限制，以及在数学上保证“方程个数等于变量个数”的定解条件限制，必须对模型加以简化。简化模型不包含换流站电压损耗和功率损耗的详细信息，在建模与算法实现上较为便捷。这一模型一直由学术界沿用至今。由于HVDC系统是功率密集型系统，其损耗较大，忽略其损耗会导致计算结果与实际运行情况差异较大。这就造成了目前最优潮流模型的计算精度无法满足当前电力工业的实际运行要求，仍不具备实用化应用前景。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的最优潮流模型的建模方法及装置，能够对HVDC系统的损耗进行详细建模，便于进行标幺值处理，从而能够简便的与交流系统标幺值数学模型进行衔接，提高最优潮流的计算精度，满足工业上实用化的要求。

根据本发明的实施例的一个方面，提供一种最优潮流模型的建模方法，包括：步骤S11、建立包含HVDC系统的换流站的电压损耗和功率损耗的HVDC准稳态模型；步骤S13、根据预定的高压直流输电系统基准值，对HVDC准稳态模型中的电压损耗和功率损耗进行标幺值处理，得到标幺值处理后的HVDC准稳态模型；步骤S15、根据标幺值处理后的HVDC准稳态模型和现有的交流系统标幺值的潮流方程，建立HVDC最优潮流模型。

可选地，所述步骤S11包括：步骤S111、获取换流站的换流阀的电压损耗、换流变压器漏抗上的电压损耗、换流阀的有功损耗和换流变压器的无功损耗；

步骤S113、将换流站的换流阀的电压损耗以及换流变压器漏抗上的电压损耗计入直流电压方程，将换流站的换流阀的有功损耗以及换流变压器的无功损耗计入直流功率方程；

步骤S115、根据直流电压方程和直流功率方程建立HVDC系统的节点电流方程。

可选地，所述预定的高压直流输电系统基准值的选择标准：

直流功率基准值P_dB与交流功率基准值一致；

直流电压基准值V_dB与直流电流基准值I_dB满足P_dB=V_dBI_dB；

选择直流电阻基准值R_dB与直流电压基准值V_dB满足R_dB=V_dB/I_dB，以消去HVDC准稳态模型中的常数项。