[发明专利]一种含电压源换流器的交直流混联电网无功优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统优化调度领域，涉及一种含电压源换流器的交直流混联电网无功优化方法。

背景技术

电压质量是电能质量的重要指标，对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命有重要影响。过大的电压波动甚至可能引起电力系统电压崩溃，形成大面积停电，给电力系统和整个社会的政治经济造成重大影响。电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，但相较于成熟的有功控制技术，无功电压控制设备分散在各电压等级的电网中，监控和操作均比较复杂，另外无功电压间的非线性程度较强，优化控制和求解的难度较大。

随着交直流电网混联，柔性直流输电技术普遍采用电压源型换流器(Voltage Source converter,VSC)进行无功控制，现有AVC策略中并没有考虑柔性直流输电引入后的无功调节，缺少对电压源型换流器(Voltage Source converter,VSC)进行有功无功闭环控制方法。

目前对VSC的研究主要集中于其拓扑结构及控制保护策略的研究，以及含VSC-HVDC系统的潮流计算方法研究，部分研究基于模糊理论给出了含柔性直流输电的交直流并列系统多目标有功潮流优化方法，对含VSC-HVDC的交直流混联电网的无功控制的研究仍较少。到目前为止仍未见对VSC-HVDC系统进行有功或无功电压闭环实时控制的报道。

本发明针对现有AVC系统对柔性直流输电系统无法控制的现状，对柔性直流换流站无功模型进行构建，设计出针对性的无功控制方法，充分利用了电压源换流器的无功调节能力，提高交直流电网混联情况下的的电压控制能力，并降低网络损耗。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含电压源换流器的交直流混联电网无功优化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种含电压源换流器的交直流混联电网无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立柔性直流输电系统的无功模型，所述柔性直流输电系统包括电压源换流器和直流线路；

2)建立包含柔性直流输电系统的无功优化约束条件和目标函数；获得无功优化模型；并根据所设定的约束条件对无功优化模型求解；

3)针对建立出的无功优化模型，采用分支定界法结合原对偶内点法对目标函数进行求解。

本技术方案针对现有AVC系统对柔性直流输电系统无法控制的现状，对柔性直流换流站无功模型进行构建，设计出针对性的无功控制方法，充分利用了电压源换流器的无功调节能力，提高交直流电网混联情况下的的电压控制能力，并降低网络损耗。

进一步的，步骤1)中，将实际电压源换流器映射为等值阻抗、可变电阻及理想电压源换流器三部分，且可变电阻的有功损耗与换流器直流有功成线性关系。

进一步的，第k个电压源换流器的数学表达式如下式：

其中：θ_ck,ak＝θ_ck-θ_ak。R_k和X_k分别表示等值内电阻及内电抗；P_ak、Q_ak、P_dk和L_k分别表示交流有功、交流无功、直流有功和有功损耗系数；V_ak和θ_ak分别表示交流侧的电压幅值和相位；V_ck和θ_ck分别表示等值内电势的幅值和相位。

进一步的，电压源换流器模型还满足以下表达式：

式中：为理想电压源换流器正极侧有功功率，为理想电压源换流器负极侧有功功率。

进一步的，步骤1)中，对于电网中的第k条直流线路，设其始端节点号为i，末端节点号为j，线路等值电阻用集中参数R_k表示，V_di及V_dj分别表示直流节点i及直流节点j的电压幅值；P_ij及P_ji分别表示直流线路首末端的有功潮流。

进一步的，步骤(2)中，目标函数如下式所示：

其中，S_N为交流节点的集合，P_Gi表示节点i的电源有功功率。

进一步的，步骤2)中，优化模型的约束条件包括：

A)交流节点的有功及无功潮流平衡约束：