[发明专利]可扩展安全稳定约束的交直流电网多目标优化控制方法

说明书

本发明揭示了一种可扩展安全稳定约束的交直流电网多目标优化控制方法，该方法将交直流电网的多目标优化控制问题建模为非线性规划模型，然后为了在模型中考虑广义安全稳定约束，采用支路型潮流方程并引入支路首末两端功率作为决策变量，将安全约束建模为线性约束集。安全约束可以灵活定义，在线实时定义与扩展，通过高性能非线性规划算法求解多目标优化模型，满足大规模电网在线实时优化控制的要求。

技术领域

本发明的实施例涉及电力系统运行与调度技术领域，具体而言，涉及一种可扩展安全稳定约束的交直流电网多目标优化控制方法。

背景技术

随着普侨直流(额定容量5000MW)和牛从直流(双回，额定容量6400MW)的相继投运，加上前期已经投运的天广直流、楚穗直流(额定容量5000MW)，南方电网已经形成了“强直弱交”电网格局，加上楚穗直流采用孤岛方式运行，两渡直流的孤岛运行方式的调试也即将开展。云南电网于2016年实施背靠背和主网联网，高压直流输电系统在南方电网中发挥着越来越重要的作用。在保障电网安全的基础上，对电网的实时稳态控制进行协调优化，是电网自动控制的更高层次要求。例如通过整合实时煤耗、水耗微增率、最优潮流、经济调频、无功优化，实现交直流并联网损优化，可达到节能、减排、经济运行的目的，并同时大幅提高电网运行效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种可扩展安全稳定约束的交直流电网多目标优化控制方法，该方法将交直流电网多目标优化建模为非线性优化问题，且能够考虑广义安全稳定约束，通过本发明所提的建模方法，广义安全稳定约束能够建模为线性约束，使得优化模型能够支持各种类型的安全稳定约束，满足电网实时灵活控制的要求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案，一种更可扩展安全稳定约束的交直流电网多目标优化控制方法，包括如下步骤：

步骤一，将交直流电网多目标优化控制建模为非线性规划模型，目标函数定义为：最小化网损、最小化运行费用、最小化关键节点电压控制偏差、断面功率控制偏差、以及上述各目标的加权组合，目标函数的约束集合包括：交直流潮流方程以及运行约束；

步骤二，在步骤一的非线性模型中加入广义安全稳定约束，方法为：1)将支路(包括交流线路和变压器)首末两端的有功无功功率作为决策变量；2)建立支路型潮流方程；3)建立支路功率等式约束；4)将安全稳定约束作为支路首末功率、发电厂出力、节点电压中一个或者多个的线性组合；

步骤三，明采用不可行内点法对通过步骤一和步骤二建立起的模型进行求解，满足大规模交直流系统在线优化控制的计算效率与收敛性要求。

相比于现有技术，本发明的优势有以下三点：

1、提出了将交直流电网多目标优化控制建模为非线性规划模型的方法；

2、建模方法中通过引入松弛变量以及采用支路型潮流方程，将广义安全约束建模为线性约束，使得广义安全约束可以灵活的在线动态配置；

3、由于广义安全约束采用双界线性不等式约束进行建模，当上下界选择同一数值(例如，断面功率约束为定功率控制方式)，模型不满足Mangasarian-Fromovitz约束规范(MFCQ)；采用不可行内点法就上述模型进行求解，保证了计算效率与收敛性。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面对本发明技术方案作进一步非限制性的详细描述。

本实施例的方法包括如下三大步。

第一步，建立数学模型：

将交直流系统多目标优化控制建模为非线性规划模型，采用建立优化模型并求解的技术路线。采用可扩展的目标函数集合(单目标或者多目标加权)以及可定制的运行约束，通过求解优化模型产生满足调度人员要求的自动控制策略。具体而言，建立如下数学模型：