[发明专利]一种适合柔性直流输电网孤岛平滑切换的有功优化方法

说明书

本发明公开了一种适合柔性直流输电网孤岛平滑切换的有功优化方法，包括步骤：1)分析有功功率对柔性直流输电网安全性和经济性影响；2)确定目标函数和约束条件，建立有功优化模型；3)采用模糊理论对目标函数进行模糊化处理，应用内点法对目标函数和约束条件进行优化计算，获取不同输送功率下直流通道功率‑总输送功率优化曲线；4)采用折线逼近法对曲线进行拟合，并通过最小二乘法进行计算斜率，获得不同功率区段直流通道功率‑总输送功率优化曲线；5)设计滞环器，制定有功优化方法具体实现方案，实现了系统有功功率的优化分配。本发明可解决直重交轻或者交重直轻的传输容量分配比例失调可能导致系统的经济性和安全性达不到最优的问题。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电网的技术领域，尤其是指一种适合柔性直流输电网孤岛平滑切换的有功优化方法。

背景技术

柔性直流输电技术是以可关断器件和脉冲宽度调制技术为基础的新一代直流技术。柔性直流输电网的有功功率控制主要包括定直流电压控制、定有功功率控制和定频率控制。利用基于电压源换流器的高压直流输电技术进行输电时，至少有一端换流器采用定直流电压控制，其余的换流器可采用定有功功率控制模式。换流器系统级的有功功率控制指令值P_ref一般依据当地电网各种运行方式、电网自动调度系统来设定的，缺乏相应的理论依据，换流器有功功率控制参考值设定的合理性无法得到保障。交流输电和直流输电具有各自的优势，在联网运行情况下如何在交直流通道中进行功率的合理分配输送，在经济、安全等多种效益上达到更优，显然很有必要。实际上，如果换流器的P_ref设置过低，系统损耗将比较大。相反，如果换流器的P_ref设置过高，可能出现交直流通道输送功率流向相反的情况(简称“并列环流”)，也可能导致孤岛切换失败。直重交轻或者交重直轻的传输容量分配比例失调可能导致系统的经济性和安全性达不到最优。因此，为保证交直流通道传输容量一定程度上的均衡，进行合理的有功功率指令值设定方法研究很有必要。

柔性直流输电网由联网状态切换至孤岛状态时，从交流通道的断路器断开到孤岛控制模式切换需要一定的时间，在这段时间内，由于脱离了大陆电网形成孤岛，海岛电网的电压频率失去主网的钳制，随着检测时间推移，与大陆电网电压额定值的偏移逐渐增大，此时交流通道输送的功率过大，在孤岛控制模式切换瞬间，原本从交流通道输送的有功功率全部窝积在海岛电网内，到孤岛被检测出时，海岛电网的电压已经发生严重偏移，可能导致海岛内风电脱网。即使海岛电网不脱网，由于交流通道转移到直流通道功率过大，若换流器直流功率阶跃的响应速度不够，换流器将无法接管海岛电网，导致换流器孤岛状态切换失败，海岛电网崩溃，显然交重直轻不利于系统的安全运行。

柔性直流输电网直流通道的功率损耗要大于交流流通道的损耗，交流通道的经济性优于直流通道，如果直流通道输送的功率过重，将造成交直流通道的整体损耗较大，直重交轻不利于柔性直流输电网的经济运行。

因此，对于柔性直流输电网，若从安全性角度出发，希望直流通道承担更多的有功功率输送任务，这样在联网状态向孤岛状态切换的过程中，海岛电网电压、频率不会出现急剧上升，易于实现孤岛控制模式的平滑切入；从经济性角度出发，由于交流通道的经济性优于直流通道，希望交流通道承担更多的有功功率输送份额，实现经济最优。对于柔性直流输电网而言，经济性和安全性是一对矛盾体，因此，在既保证系统的安全性，又获得最优的经济效益的情况下，如何实现有功功率在交直流通道的优化分配，成为影响柔性直流输电网安全稳定运行的关键问题。