[发明专利]一种基于鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法

说明书

一种基于鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法。针对在混合高压直流输电系统中，PI参数调谐会很大程度影响系统的性能，提出一种新型的混合直流输电系统参数寻优方法。该方法基于鲸鱼优化算法，以时间乘以误差绝对积分ITAE最低为目标函数，在不等式约束下实现了PI参数调谐。本发明通过PSCAD与MATLAB之间的接口技术，实现两者的联合调用，并利用了鲸鱼算法搜寻最优控制参数，利用PSCAD中的多次运行功能，可实现多次软件之间的调用，从而实现控制参数的优化搜索。通过建模与仿真，验证了该方法有效提升混合直流输电系统动态响应性能。

技术领域

本发明涉及一种基于鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法，属于电力系统运行与控制技术领域。

背景技术

随着我国东部地区经济的快速发展，其用电量还将显著增加，同时东部地区雾霾频发，大气环境容量趋于饱和，远距离大容量输电已成为必然。LCC-HVDC凭借其电压等级高、传输容量大、技术成熟已成为传统直流输电的选择，然而LCC本身是半控器件晶闸管换流，还存在着以下问题：完全依赖交流电网，不能无源送出或者汇入无源负荷，存在换相失败问题，需要消耗占传输有功的50％的无功，需要大量无功补偿设备；不能在极弱的受端电网下运行，无法作为电网黑启动的恢复电源，多馈入直流系统中容易发生级联换相失败。

20世纪90年代以后，以全控型器件IGBT为基础的VSC-HVDC得到了大力发展，其很好解决了LCC出现的问题，而且灵活可控。但是VSC还存在以下几个问题，开关切换频率高，损耗比较大，换流阀的成本比较高，直流故障清除具有一定难度。

因此有学者提出，逐步将传统直流输电工程进行更新换代，引入混合直流输电，取长补短，合理发挥各自优势，并节约成本。

针对一端LCC一端VSC的混合直流输电系统，PI环节参数调谐成为重要部分，其大小影响系统整体动态响应性能，传统的试错法不仅效率低下，且难以适应不同工况。目前的优化技术，比如粒子群算法没有将实际模型的精确性与优化算法的高效性很好的结合起来。

发明内容

本发明要解决的问题是：针对远距离大容量输电工程中的混合直流输电系统中的参数调谐，现有方法难以适应不同工况，已有的参数优化技术精确性和效率还不能满足需求。

本发明的技术方案为：一种基于鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法，在混合直流输电系统中，对PI控制环节的参数采用PSCAD-MATLAB接口进行优化，所述优化方法包括以下步骤：

1)初始化PI控制环节的最大迭代次数、每次迭代保存的整流侧、逆变侧PI控制器参数和优化目标函数值、故障时刻及类型、以及鲸鱼优化算法的设定；

2)通过PSCAD和MATLAB之间的接口技术，建立接口模块一和接口模块二，用于对PI控制环节参数进行仿真及优化，接口模块一用于调用鲸鱼优化算法，实行算法的整体迭代功能，在每次仿真开始时，通过鲸鱼优化算法更新搜索代理位置，将控制器参数返回给PSCAD；接口模块二用于每次仿真结束时，接收由PSCAD返回的搜索代理位置和优化目标函数，并更新全局最优代理位置和个体最优位置；

3)使能PSCAD与MATLAB接口模块一，根据鲸鱼优化算法对步骤1)的参数更新搜索代理位置，并将值返回给PSCAD作为控制器参数，进行步骤4)；

4)PSCAD仿真混合直流输电系统，整流侧LCC采取定直流电流控制，逆变侧VSC采取定有功功率和定交流电压控制，采取时间乘以误差绝对值积分ITAE为性能指标，指标函数如下：