[发明专利]一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法

权利要求书

1.一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：构建潮流计算模型，将节点电压电容和支路电感电阻输入至潮流计算模型中，得到电网稳态运行时的稳态信息，所述稳态信息包括各个节点的稳态电压和各支路的稳态电流；

步骤2：建立故障电流模型，故障电流模型进行数值迭代计算，得到故障电流；

步骤3：根据建立的故障电流模型，遍历电网网络的各条支路，生成约束条件；

步骤4：确定粒子维数，设置粒子中的变量范围，生成初始粒子种群，并确定目标函数；

步骤5：将初始粒子种群输入至目标函数中，得到全局最优解和个体最优解，并进行粒子更新，将全局最优解根据更新规则存入外部档案，得到配置结果；

步骤6：对断路器与限流器协同使用的多目标优化，确定不同断路器容量与限流器电感值的成本比例系数的大小，并根据成本比例系数大小进行方案选择；

所述步骤4具体为：确定粒子维数，当单目标情况下只配置限流器，那么粒子携带每条支路两侧的限流器电感值的大小即为粒子维数；当多目标情况下，限流器与断路器配合使用，粒子携带每条支路两侧需配置的断路器容量大小以及限流器电感值大小即为粒子维数；

设置粒子中的变量范围，生成初始粒子种群，确定目标函数，通过下式表示所述目标函数f₁(X)：

f₁(X)＝min∑X_FCLi

X_FCLi＜20mH,i＝1,2…

I_j≤I_jmax,j＝1,2,…

0.9·U_Ci≤U_Ci≤1.1·U_Ci

其中，X_FCL表示某支路配置的限流器对应的电感值；I_j为各支路短路电流，I_jmax依据各支路情况进行设置；U_C表示节点稳态电压值；

所述步骤6具体为：

添加第二目标函数，使得断路器容量最小，通过下式表示第二目标函数f₂(I)：

f₂(I)＝min∑I_CBi

在粒子携带信息中添加断路器容量，生成初始粒子种群设置约束条件，计算各代的全局与个体最优解并不断更新，进行了多目标优化分析；

多目标优化输出一组解，作为备选方案，在每一代的最优解存入前对档案内外的粒子进行优劣比较，对外部档案内的方案进行更新，优化完成后，将得到的多个Pareto非劣解以Pareto面的形式输出；

为保证优化的结果多元及方案的选取方式，限流器电感值和断路器容量与总成本都为线性关系，设定每一mH的电感对应的成本为1，断路器容量每一kA对应成本是限流器每一mH的k倍，对得到的多种方案设置成本函数进行分析，得到总成本，通过下式表示总成本：

C＝k·I_CB+L

其中，C为总成本，k为成本比例系数，I_CB为断路器总容量，L为限流器总电感；

总成本的交点集中在区间(1,2)之间，当成本比例系数大于2，则直接选用断路器容量之和最小的方案，当成本比例系数小于1.5，选用断路器容量之和最大的方案；

所述步骤1具体为：

确定柔性直流网络中各节点的功率平衡方程，通过下式表示所述柔性直流网络中各节点的功率平衡方程P_dci：

其中，P_dc为节点功率，U_dc为节点电压，I_dc为节点流出电流，Y为自导纳，i和j为各支路的始末节点标号；

将P_dci转换为功率不平衡方程，并采用数值迭代法进行计算，通过下式表示计算后的功率ΔP_dc：

其中，J_dc为潮流方程组的雅克比矩阵；

根据各个借调的功率不平衡方程组建立潮流计算模型，将节点电压电容和支路电感电阻输入至潮流计算模型中，得到电网稳态运行时的稳态信息，所述稳态信息包括各个节点的稳态电压和各支路的稳态电流。