[发明专利]一种多端柔直系统的不平衡功率自适应优化分配方法

说明书

本发明公开了一种多端柔直系统的不平衡功率自适应优化分配方法，含一次下垂控制、功率再平衡优化控制的双层控制结构。其中，功率再平衡优化控制层针对负荷或新能源频繁波动所引起的不平衡功率，基于含电压源换流站的多端柔直极坐标等值模型，推导了功率再平衡引起的系统附加发电费用的等效成本表达式，引入了辐射状多端柔直的公共直流参考电压，设计了新型有功功率‑直流电压下垂曲线。所提方法克服了传统优化控制对高速通信和集中处理层依赖过强的缺点，在正常工况下能使不平衡功率自适应地进行经济分配，使系统附加的发电费用明显降低，在故障工况下仍可维持直流电压稳定和功率平衡，控制效果显著。

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统控制技术领域，涉及一种多端柔直系统的不平衡功率自适应优化分配方法。

背景技术

随着多电源供电、多落点受电问题的凸现，基于模块化多电平等电压源换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)因其经济性高、拓扑灵活等特点，在大规模远距离输电、新能源并网等领域受到了广泛的关注。而通过协调控制实现多端柔直MMC-MTDC的直流电压稳定、有功功率平衡是MMC-MTDC安全稳定运行的首要目标。

就目前比较常见的几种协调控制方法而言，将传统的直流电压下垂控制与经济调度问题的研究相结合的研究仍较小，而主从控制、直流电压偏差控制方法都需要1台主导换流站来维持直流电压稳定，系统运行可靠性相对较低，一旦主站功率越限或退出运行，系统将无法正常运行。

大多数关于协调控制中的经济调度问题的研究仍依靠中央控制器(上层)和集中通信系统对各换流站(下层)发布指令，这样的控制方式需要建立庞大的通信网络来传递中央控制器和各换流站之间的信息，增加了整个系统的成本和复杂程度。且由于风电接入的多端柔直中风电出力波动频繁且随机性大，在已有考虑经济调度问题的优化控制方法中，换流站上层调度指令需频繁更改并快速下发，且为保证经济性，需对网络参数、功率波动等全局信息进行实时性获取和处理，造成控制对高速、稳定的通讯系统依赖性高的缺点。因此，有必要针对多端柔直电网的经济调度问题进一步研究，设计出一种不依赖通信的不平衡功率优化协调分配方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多端柔直系统的不平衡功率自适应优化分配方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多端柔直系统的不平衡功率自适应优化分配方法，包括以下步骤：

(1)基于含电压源换流站的多端柔直极坐标等值模型，推导了功率再平衡引起的系统附加发电费用的等效成本表达式f_i(ΔP_si)，引入了关于μ_i(ΔP_si)的等“类微增率”原则和辐射状多端柔直的公共直流参考电压V_PCC，设计了新型有功功率-直流电压下垂曲线，其子步骤如下：

(1.1)计算各换流站所对应的非同步火电厂的输出有功功率值。对于多端柔直系统中外部连至强交流网(即Z_Li＜＜X_Ci)，并采用直流电压下垂控制和定无功功率控制的第i个整流站，记为MMCi，用等效阻抗模型和等效交流源用来表示换流站MMCi外部所连接的交流网，忽略换流站内部、联接变压器的有功损耗。因此，对于MMCi而言，从交流系统输出的有功功率P_Gi的数学表达式如下：