[发明专利]一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置。本发明建立以系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标的多目标模型，以各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，对多个下垂控制的控制参数进行优化，解决直流电压越限和功率满载的问题，还计算当系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以其作为等式约束，考虑了满足下垂系数总和尽可能大和系统保持稳定的要求，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置。

背景技术

电压源型换流器在潮流翻转时电压极性不变，易于构成运行灵活，可靠性高的多端直流输电网络，在大规模分布式能源并网、大容量远距离输电和城市互联等方面具有广阔的应用前景。

在多端柔性直流输电稳定运行的研究中，直流电压稳定控制和有功功率的合理分配是两大核心问题。直流稳定控制方式包括主从控制、电压裕度控制和下垂控制等。其中下垂控制不依赖换流站之间的高速通讯，可由多个换流站控制电压，系统可靠性高，所以近年来广受关注。

但是采用固定的下垂系数时直流电压刚性较差，当某些有源网络发生功率波动或者负荷发生扰动时，容易造成直流电压超出正常运行极限，并且下垂控制站的不平衡功率可能导致其功率超出容量限值。

实际上下垂控制包括三个控制参数，即下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值，当前的下垂控制方法大多只针对其中一个参数进行设计，无法同时解决直流电压越限和功率满载这两个问题。且下垂控制站的下垂系数与系统稳定性密切相关，下垂系数过大则容易导致系统进入不稳定状态，但是当前的控制方法并未对这方面的影响进行考虑。

因此，导致了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。

本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，包括：

S1：以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；

S2：根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；

S3：通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。

优选地，步骤S2具体包括：

S21：将下垂系数总和初始化为预置数值；

S22：各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到执行步骤 S24，若否，则执行步骤S23；