申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2020-04-30

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN113595051B

主分类号：H02J1/00

分类号：H02J1/00;H02J3/36

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2021.11.19#实质审查的生效;2021.11.02#公开

摘要：本发明公开了一种电流潮流控制器分步选址与多目标优化定容方法，输入电网初始数据；对直流电网进行初始潮流计算；针对直流电网建立计及直流线路潮流性能和换流站直流输出电压性能的综合指标体系；按照DCCFC选址原则对所有线路进行筛选，得出符合装设要求的目标线路集γ；正常运行工况下主DCCFC选址；N‑1运行工况下备用DCCFC选址；以经济性及安全性指标作为综合评判指标，建立DCCFC容量多目标优化函数并采用带转化加权的线性组合优化法将多目标优化转化为单目标优化；以常规电力系统约束及DCCFC内部功率约束建立优化约束条件；以DCCFC主控线路辅控线路换流器容量作为待优化变量，利用遗传算法进行优化，得到最优容量。本发明实用性强，科学合理。

主权项：1.电流潮流控制器分步选址与多目标优化定容方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、输入电网初始数据；步骤2、对直流电网进行初始潮流计算；步骤3、针对直流电网建立计及直流线路潮流性能和换流站直流输出电压性能的综合指标体系；步骤4、按照DCCFC选址原则对所有线路进行筛选，得出符合装设要求的目标线路集γ；步骤5、正常运行工况下主DCCFC选址；步骤6、N-1运行工况下备用DCCFC选址；步骤7、以经济性及安全性指标作为综合评判指标，建立DCCFC容量多目标优化函数并采用带转化加权的线性组合优化法将多目标优化转化为单目标优化；步骤8、以常规电力系统约束及DCCFC内部功率约束建立优化约束条件；步骤9、以DCCFC主控线路辅控线路换流器容量作为待优化变量，利用遗传算法进行优化，得到最优容量，定容完成；步骤3中，针对直流电网建立计及直流线路潮流性能和换流站直流输出电压性能的综合指标体系，具体为：1直流线路潮流性能指标在对直流电网进行N-1安全校验时，原系统分布会受到较大影响，各个线路上传输的功率会发生较大变化，出现重载甚至过载线路，从而影响系统的安全运行，提出直流线路潮流性能指标及系统潮流性能指标来定量描述电网潮流性能： 式1-2中：IP-pq是支路pq潮流性能指标，IP是系统潮流性能指标；Ppq是支路pq上的有功潮流；是支路pq的额定有功潮流；n为指数系数且其值为正整数，取1；α为线路集合；ωpq是反映支路重要性的权重因子；这样定义的IP-pq直观地把实际潮流与潮流极限相比较，可以反映实际潮流与极限潮流之间的裕度，其数值越大说明该线路上潮流越接近系统潮流极限值，从而包含了输电线路阻塞的信息，n＝1时，IP-pq的正常取值范围为0,0.5]，高于0.5的取值意味着线路处于过载状态；通过IP-pq及IP的值即可反映出线路pq及整个直流电网中线路的静态安全状态；2换流站直流输出电压性能指标定义直流电网换流站直流输出电压性能指标，该指标用来衡量换流站出口电压运行点与其参考运行点偏移程度： 式3-6中：IU-p是换流站p直流输出电压性能指标，IU是系统电压性能指标；Up是节点p出口电压；m为指数系数且其值为正整数，取1；β为换流站集合；ωp是反映换流站重要性的权重因子；为换流站p出口电压的上、下限；通过对p、q两换流站出口电压性能指标的计算，即可求得线路pq两端电压性能指标： 式7中，IU-pq反映了线路pq两侧电压的偏移量，是衡量线路pq健康情况的指标之一；IU综合反映了直流电网各换流站出口电压偏离额定值的程度，其值越大说明电网换流站出口电压偏移越大，而指数系数的存在使得当电压越限时性能指标急速变大，反映直流电网电压性能变差；m＝1时，IU-pq的正常取值范围为[0,1]，高于1的取值意味着线路pq两侧至少有1个换流站的直流输出电压偏移量超过限值；3综合安全裕度指标综合考虑线路pq有功潮流性能及其两侧换流站出口电压性能即可求得它的健康情况，作为CFC安装需求的综合安全标准： 利用上式8作为综合衡量指标：CIpq和CIsum分别为线路pq和全系统的综合安全裕度指标；η1、η2、μ1、μ2分别代表了参数权重，体现了参数的重要程度；步骤5中，正常运行工况下主DCCFC选址，具体为：1系统正常运行工况下，利用线路综合性能指标CIpq对集合γ内各条线路进行排序，选取CIpq值最高线路作为主DCCFC的主控线路；2在已确定的主控线路两端换流站所连线路中选取CIpq值最低线路作为主DCCFC的辅控线路；步骤6中，N-1运行工况下备用DCCFC选址，具体为：1对电网中所有线路进行N-1故障分析，故障后经由换流站及DCCFC控制可使得线路性能指标IP-pq及IU-pq均满足系统运行要求的故障集记作故障集δ1，其他故障记为故障集δ2；判断δ2是否为空集，如是则步骤6结束，如否则进入下一步；2求取δ2中各线路故障下的系统安全指标CIsum，利用CIsum对故障集δ2内的线路故障按照严重程度排序，选取较为严重的几个线路故障情况：根据线路的重要程度计算集合γ内线路在故障情况下的CIpq加权平均值；3选取CIpq加权平均值最高的线路作为备用DCCFC的主控线路，在已确定的主控线路两端换流站所连线路中选取位于集合γ内且CIpq加权平均值最低的线路作为DCCFC辅控线路；4判断是否仍需安装DCCFC，若是返回步骤6-3选取CIpq加权平均值次高的线路作为备用DCCFC的主控线路并完成此步骤，若否则结束；步骤7中，以经济性及安全性指标作为综合评判指标，建立DCCFC容量多目标优化函数并采用带转化加权的线性组合优化法将多目标优化转化为单目标优化，具体为：1目标函数 式9中，IP是直流线路潮流性能指标；Ppq是支路pq上的有功潮流；是支路pq的额定输送容量；n为指数系数且其值为正整数；α为换流站集合；ωpq是反映支路重要性的权重因子；式10，中IU是换流站直流输出电压性能指标；Up是换流站p直流出口电压；m为指数系数且其值为正整数；β为换流站集合；ωp是反映换流站重要性的权重因子；式11中，fS是DCCFC建设成本函数，其中a、b、c为价格常数且a＞1，b＞1，c＞1；S1、S2为DCCFC主控线路换流器容量，ny为DCCFC经济运行年限；2将多目标优化转化为单目标优化兼顾电力系统运行安全性与经济性指标，形成多目标优化函数： 对提出的多目标优化函数式12，可采用NSGA-2算法找到尽可能多的Pareto最优解集，但从中决策出满意解比较困难，因而采用转化加权法，利用正弦转换函数将分目标优化函数fpX转换为无量纲且等量级的目标函数然后用转换后的分目标函数和加权因子ωp构成一个新的统一目标函数： 式13中，ωp为多目标优化权重系数，其中ω1、ω2为安全性指标所占权重，体现了对于直流电网运行安全性要求的重视程度，ω3为经济性指标所占权重，体现了对于电网运行经济性要求的重视程度；步骤8中，以常规电力系统约束及DCCFC内部功率约束建立优化约束条件，其中针对DCCFC引入的约束条件为： 式14中，ΔI为电流误差项，Iijref为线路ij设定的电流指令值；式15中，ΔPbbi为节点i处DCCFC引入的附加注入功率，δPij为DCCFC在线路ij上靠近节点i处引入的附加注入功率，δPik同理； 式16中，Udcp、Pdcp分别为直流电网任一节点p电压及改点注入直流电网的有功功率；式17中，eij、eik为DCCFC主控、辅控线路上引入的等效直流电压。

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百度查询： 南京理工大学 一种电流潮流控制器分步选址与多目标优化定容方法

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