[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

说明书

本发明是一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法。本发明涉及故障限流器的优化配置技术领域，本发明构建潮流计算模型，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；历电网网络的各条支路，生成约束条件；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；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；根据成本比例系数大小进行方案选择。本发明设置约束条件，利用粒子群算法围绕配置的限流器的总电感值最小和断路器总容量最低这两个目的进行多目标优化，以实现配置过程的总成本最低。

技术领域

本发明涉及故障限流器的优化配置技术领域，是一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法。

背景技术

由于直流网络中故障电流发展迅速，为了更好地保护故障后的网络需要对故障电流的发展进行限制。目前已有的方法是通过在直流电网中接入故障限流器对故障电流的上升速度进行有效限制，以保证低容量的断路器可以实现故障电流的稳定开断。安装电感型故障限流器会对系统的暂态特性产生影响，增加支路电感相当于在系统中添加了积分环节，会降低系统的暂态响应速度。安装故障限流器的最大优势在于能够将故障电流的初期发展进行限制，从而可以使用低容量断路器来开断线路以达到节约成本的目的，但是限流器的限流效果与成本不可兼得。

电感型故障限流器的安装成本主要由其对应的电感值大小决定，大电感限流器对应的成本很高。在工程项目中，若已经有了对短路后确定时间点的故障电流大小要求，则需要在能达到要求指标的情况下对限流器的总电感值进行降低，以降低总成本。对应的数学问题为一优化问题，需选用优化算法进行优化。若是考虑到限流器与断路器协同工作，需要同时考虑两者成本。决定直流断路器成本的一个很重要因素是断路器的容量大小，大容量断路器制作不易，对应的其成本更是随容量增大而大幅增加。限流器电感值越大限流效果越好，对应的断路器总容量需求便小。所以，对于这两种互相抑制的目标需要利用多目标优化算法进行优化配置，在保障电网稳定运行的情况下降低总的配置成本是十分必要的。

发明内容

本发明为以实现配置的限流器的总电感值最小和断路器总容量最低这两个目的的平衡，使得配置后总成本最低。建立了计算柔性直流电网故障后电流发展的数值模型，设置约束条件，利用粒子群算法围绕配置的限流器的总电感值最小和断路器总容量最低这两个目的进行多目标优化，以实现配置过程的总成本最低，本发明提供了一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法，本发明提供了以下技术方案：

一种柔性直流电网中故障限流器的优化配置方法，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。

优选地，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：