[发明专利]基于最优控制理论的直流输电系统频率控制方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于最优控制理论的直流输电系统频率控制方法与装置，该方法包括：建立多端直流输电系统；对N个交流区域中前M个交流区域产生的频率设定第一满足条件；对前M个交流区域对应的换流站中发电机的输出功率设定第二满足条件；根据第一满足条件和第二满足条件构建交流系统的状态空间模型；对交流系统构建性能指标函数，并根据状态空间模型计算前M个交流区域向直流输电系统输入的最优功率值；根据最优功率值，计算前M个交流区域对应换流站的直流侧电压；根据直流侧电压，对直流输电系统进行频率调节。该方法有效地抵消由清洁能源带来的对交流系统频率的影响，同时通过对多个交流区域共同进行调节，可以降低各交流区域的调频压力。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于最优控制理论的直流输电系统频率控制方法与装置。

背景技术

由于日益增长的电力消耗需求以及环境问题，目前各国都积极发展清洁能源，希望通过将大规模的清洁能源并入大电网以解决电力需求的问题。

但产能不稳定和大容量的特点使清洁能源在并入大电网时容易给交流电网造成频率波动，影响交流系统的正常运行，为了更好地利用清洁能源，不少开发商以及运营商在调节交流电网的频率上花费了不少心思，但是还是不能很好地提高交流电网的调频能力去抵消由清洁能源带来的对交流系统频率的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于最优控制理论的直流输电系统频率控制方法与装置，能够有效地提高交流电网的调频能力，从而抵消由清洁能源带来的对交流系统频率的影响，保证交流系统的正常运行。

本发明实施例提供了一种基于最优控制理论的直流输电系统频率控制方法，包括：

建立多端直流输电系统；其中，所述多端直流输电系统包括N个交流区域、N个换流站和一个直流输电系统；

对所述N个交流区域中前M个交流区域产生的频率设定第一满足条件；

对所述前M个交流区域对应的换流站中发电机的输出功率设定第二满足条件；

根据所述第一满足条件和所述第二满足条件构建交流系统的状态空间模型；其中，所述交流系统包括前M个交流区域；

对所述交流系统构建性能指标函数，并根据所述状态空间模型计算所述前M个交流区域向所述直流输电系统输入的最优功率值；

根据所述最优功率值，计算所述前M个交流区域对应换流站的直流侧电压；

根据所述直流侧电压，对所述直流输电系统进行频率调节。

优选地，所述对所述N个交流区域中前M个交流区域产生的频率设定第一满足条件，具体包括：

根据公式(1)，设定所述频率的第一满足条件；

其中，J_i为发电机的转动惯量，P_mi为发电机的输出功率；D_gi发电机的频率敏感度；f_nom,i为第i个换流站对应的交流区域额定频率值；P_li为第i个换流站对应的交流区域负载值，表示第i个交流区域通过第i个换流站向所述直流输电系统输入的功率，为正时表示交流电网向所述直流输电系统输入功率，为负时表示交流电网从所述直流输电系统吸收功率，i＝1，…，M。

优选地，所述对所述前M个交流区域对应的换流站中发电机的输出功率设定第二满足条件，具体包括：

根据公式(2)，设定所述换流站中发电机输出功率的第二满足条件；