[发明专利]基于运行点优化的真双极柔性直流电网协调控制方法

权利要求书

1.一种基于运行点优化的真双极柔性直流电网协调控制方法，其特征是，适用对象为真双极柔性直流电网，其包括直流线路和换流站，所述的直流线路共包含三层：正极线路层、金属回线层和负极线路层，所述的换流站由电压源型换流器串联构成，其中正极换流阀的正极出线接入正极线路层，负极换流阀的负极出线接入负极线路层，正极换流阀的负极出线与负极换流阀的正极出线相连接入金属回线层，换流站通过换流变压器与交流系统相连，所述的交流系统包括交流电网、新能源发电系统、无源网络；控制策略是，各换流站的正、负极换流阀均进行独立控制，对于与交流电网相连的换流站，其正、负极换流阀进行下垂控制；对于与新能源发电系统或无源网络相连的换流站，选定一极换流阀进行定交流电压控制，另一极进行定功率控制，设置站间协调控制系统，利用该系统监控系统运行状态、进行运行点优化计算并向各换流站发送正、负极换流阀的控制指令；运行点指各端换流站正、负极换流阀的直流侧电压及由交流系统向正、负极换流阀输送的有功功率，运行点优化指基于当前时刻系统运行状态，以系统有功功率损耗最低为目标，计算得出站间协调控制系统需要下发的控制指令，运行点的优化问题转化为以极换流阀控制器的输入参考值为控制变量，该最优化问题的目标函数及约束条件如下：

目标函数：

式中，V表示连接新能源发电系统及无源网络的换流站的集合，D表示连接交流电网的换流站的集合，其中P_i^p表示正极换流阀的有功功率参考值，P_iⁿ表示负极换流阀的有功功率参考值；

等式约束1：

式中，表示换流站i正极线路的电压，表示换流站i中性极线路的电压，表示换流站i负极线路的电压，分别表示换流站i中正、负极换流阀的功率损耗，表示正极层节点导纳矩阵中的元素，表示负极层节点导纳矩阵中的元素，各层网络节点导纳矩阵求解方法为：

式中，表示k层网络中连接节点i与j的输电线路的电导，由直流网络拓扑结构、线路参数及当前各直流断路器状态得出，当某条线路两端直流断路器均闭合时，该条线路所连接两个换流站之间的电导与线路参数相等，当某一端直流断路器断开或两端断路器均断开时，两个换流站之间的电导设置为0；

等式约束2：

P_i^p+P_iⁿ＝P_i(t) i∈V

式中，P_i(t)表示连接新能源发电系统或无源网络的换流站i在当前自然条件下要输出的有功功率，当连接新能源发电系统时，其值为正；连接无源网络时，其值为负；

等式约束3：

式中，G表示所有中性点接地换流站的集合；

等式约束4：

式中，表示回线层节点导纳矩阵中的元素；

等式约束5：

式中，P_{loss_line}表示直流电网线路损耗，P_{loss_vscs}表示直流电网换流站损耗，其中线路损耗进一步表示为：

换流站损耗表示为：

式中，具体表达式如下：

式中，a_i、b_i、c_i分别为用多项式拟合的方法评估换流站i功率损耗的二次项系数、一次项系数及常数项系数，其值由实验拟合得出，分别表示由交流系统输送到换流站i正、负极换流阀的无功功率，分别表示换流站i正、负极换流阀的交流侧电压；

不等式约束1：

式中，分别表示正、负极换流阀接收交流系统有功功率的上限，其值根据换流阀的稳态运行范围及交流系统的无功需求确定；

不等式约束2：

式中，分别表示正极层网络节点电压的上限和下限；分别表示负极层网络节点电压的上限和下限；

不等式约束3：

式中，分别表示正极层线路、回线层线路极负极层线路对应的长期允许载流量；

根据运行点优化计算结果，将连接新能源发电系统或无源网络的换流站中进行定功率控制的极换流阀的有功功率参考值设定为优化结果中对应的计算值，将各下垂控制换流站的有功功率及直流电压参考值设定为对应的计算值，系统即可运行于求解得出的最优点。