[发明专利]基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法，其特征是：根据配电系统结构及接入的各元件参数，以节点电压谐波畸变率均方根最小为目标函数，建立三端柔性多状态开关谐波治理优化模型；采用粒子群算法求解所述优化模型，最终得到柔性多状态开关三个端口中最优的补偿电流输出端口及相应的各次谐波补偿电流值。本发明将三端柔性多状态开关作为谐波治理装置，充分发挥了柔性多状态开关在配电网谐波治理方面的作用，拓宽了柔性多状态开关的功能性。

技术领域

本发明涉及配电网中谐波治理方法，尤其涉及基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，大量非线性负荷的出现使电网的谐波污染问题日益严重。电力系统的谐波问题引起人们越来越多的关注。在许多区域配电网中出现了多个谐波源，甚至一条线路或母线上就有多个类型的谐波源，形成了多谐波源网络。目前谐波治理的主要采用有源电力滤波器(APF)和无源滤波器。无源滤波器成本低，但是只能补偿特定几次固定频率的谐波，且易发生并联谐振，放大谐波分量。有源电力滤波器能够精准地补偿各种大小和相位的谐波，但是在多谐波源网络，依据“谁污染，谁治理”的原则安装多个有源电力滤波器等滤波装置，给电力系统的运行带来巨大成本负担。

柔性多状态开关是一种新型的电力电子设备，替代传统配电网中的联络开关或分段开关，能有效避免常规开关倒闸操作引起的供电中断、合环冲击等问题。目前对于含有柔性多状态开关的有源配电网的研究刚刚起步，相关研究主要涉及配电网规划、运行控制和优化调度，未见柔性多状态开关在配电网谐波治理方面的公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种灵活的基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法，将柔性多状态开关运用到配电网的谐波治理中，实现对配电网中电压谐波问题的集中治理。以期精准地补偿各种大小与相位的谐波，使配电网谐波含量符合国家公用电网谐波标准的规定。通过三个端口的灵活调节减少滤波装置安装数量，降低电力系统运行成本，提高谐波治理效率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案

本发明基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法的特点是：根据配电系统结构及接入的各元件参数，以节点电压谐波畸变率均方根最小为目标函数，建立三端柔性多状态开关谐波治理优化模型；采用粒子群算法求解所述优化模型，最终得到柔性多状态开关三个端口中最优的补偿电流输出端口及相应的各次谐波补偿电流值。

本发明基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法的特点也在于是按如下步骤进行：

步骤1、根据实际配电系统得到并向MATLAB软件输入配电系统结构及接入的各元件参数，包括：线路参数、负荷水平、分布式电源的容量及接入位置，三端柔性多状态开关的容量及接入位置，谐波源负载的位置及占节点总负荷比例，系统基准电压和基准功率；

步骤2、利用步骤1中所获得的配电系统结构及接入的各元件参数，根据牛顿拉夫逊谐波解耦算法，求解获得h次节点谐波电压矩阵U^h，将所述三端柔性多状态开关的三个端口分别单独作为谐波补偿电流的输出端口，以节点电压谐波畸变率均方根最小为目标函数minf，以各节点总电压谐波畸变率和各节点各次谐波电压含量以及三端柔性多状态开关最大容量为约束条件，建立三端柔性多状态开关谐波治理优化模型；

步骤3、采用粒子群算法针对所述三端柔性多状态开关谐波治理优化模型进行求解，获得三个端口中最优的补偿电流输出端口及相应的各次谐波补偿电流值I_c，为柔性多状态开关注入的h次节点谐波补偿电流矩阵，h为谐波阶次，h＝2，3…H，H为最高补偿谐波次数。

本发明基于粒子群算法的三端柔性多状态开关谐波治理方法的特点也在于是按如下方式求解获得h次节点谐波电压矩阵U^h：

为n节点h次谐波电压，n为节点号，n＝1，2…N，N为节点总数；