[发明专利]一种交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法有效
申请号: | 201810400643.3 | 申请日: | 2018-04-28 |
公开(公告)号: | CN108711846B | 公开(公告)日: | 2020-10-16 |
发明(设计)人: | 刘萌;张国辉;王亮;王昕;李玉敦;井雨刚;李宽;史方芳;张婉婕;杨超;黄秉青;王永波;赵斌超;李聪聪;吕晓平 | 申请(专利权)人: | 国网山东省电力公司电力科学研究院;国家电网公司 |
主分类号: | H02J3/00 | 分类号: | H02J3/00;H02J3/12;H02J3/36 |
代理公司: | 济南诚智商标专利事务所有限公司 37105 | 代理人: | 赵玉珍 |
地址: | 250002 山东*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 直流 系统 长期 电压 稳定 模型 预测 控制 方法 | ||
本发明提供一种交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法,所述的方法包括:S1:基于实时量测数据,明确当前交直流电网的运行状态;S2:对交直流电网的运行轨迹进行预测,获得各控制量对电压的轨迹灵敏度;S3:求解交直流系统电压稳定模型预测控制的最优控制序列;S4:利用最优控制序列进行滚动优化控制,直到满足控制目标。本方法将电压稳定模型预测控制应用于交直流系统,并对交流和直流系统控制量进行协调控制。
技术领域
本发明属于智能输电技术领域,具体涉及一种计及直流系统控制量的交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法。
背景技术
高压直流输电具有远距离大容量输电、可连接异步电网及快速功率调制等优点,使其在向远距离负荷中心输电中得到广泛应用。然而直流系统在为交流系统提供有功传输的同时,也需要交流系统为其提供大量的无功支持,当系统无功备用不足时易导致电压失稳,使得交直流混联系统的电压稳定问题更加突出。通过对电网换相特高压直流(LCC-HVDC)换流器准稳态模型的分析,表明直流输电系统的无功消耗和直流传输功率及直流换流器触发角具有强相关性。在系统遭受大扰动时,通过调整直流控制量(直流传输功率和直流换流器触发角),可将直流换流站近似作为动态无功源。因此,深入研究计及直流系统控制量的交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法具有重要意义。
模型预测控制方法通过预测模型对系统进行有限时域的滚动优化控制,具有反馈校正的特点,因此在电压控制中具有较好的鲁棒性。利用广域量测系统所测得的同步在线数据,可实现基于轨迹灵敏度的长期电压稳定模型预测控制。
目前,电压稳定控制方法存在以下问题:1)目前的电压稳定模型预测控制方法主要应用于纯交流系统的电压稳定控制,并未考虑在交直流系统的应用;2)交直流系统的电压稳定控制中直流系统参与控制的方法一般是直流功率调制,没有对交流和直流系统控制量进行协调控制。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种计及直流系统控制量的交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法,本方法将电压稳定模型预测控制应用于交直流系统,并对交流和直流系统控制量进行协调控制。
本发明的技术方案是按以下方式实现的:
一种交直流系统长期电压稳定模型预测控制方法,所述的方法包括:
S1:基于实时量测数据,明确当前交直流电网的运行状态;
S2:对交直流电网的运行轨迹进行预测,获得各控制量对电压的轨迹灵敏度;
S3:求解交直流系统电压稳定模型预测控制的最优控制序列;
S4:利用最优控制序列进行滚动优化控制,直到满足控制目标。
进一步的,步骤S1中,实时量测数据包括:各交流母线的电压和电流相量的量测信息、直流系统整流侧的触发角和逆变侧熄弧角信息、换流变压器触头位置信息、当前拓扑状态下交流系统导纳矩阵及直流参数信息。
进一步的,步骤S2的具体实现过程为:
S21:计算交直流系统的微分-代数方程;
S22:将交直流系统的微分-代数方程变换为差分方程;
S23:求解差分方程,即可获得预测系统运行轨迹;
S24:采用隐式梯形积分法,借助时域仿真中求得的雅可比矩阵,计算各交直流控制量对电压的轨迹灵敏度。
进一步的,步骤S22中,在时域仿真中应用隐式梯形积分法将交直流系统的微分-代数方程变换为差分方程。
进一步的,步骤S23中,采用牛顿迭代法求解隐式梯形积分法下的差分方程。
进一步的,步骤S24中,各交直流控制量对电压的轨迹灵敏度的计算方程为:
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