[发明专利]基于鲁棒多目标优化算法的混合直流输电系统控制参数优化方法

说明书

一种基于鲁棒多目标优化算法的混合直流输电系统控制参数优化方法，以时间乘以误差绝对积分(ITAE)最低、超调量最小、过渡时间最短为目标函数，在不等式约束下实现了PI参数调谐。本发明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，通过PSCAD与MATLAB之间的接口技术，实现两者的联合调用，并利用了鲁棒多目标优化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，验证了本发明方法能有效提升混合直流输电系统动态响应性能。

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及电力系统运行与控制技术，为一种基于鲁棒多目标优化算法的混合直流输电系统控制参数优化方法。

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：1.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：基于鲁棒多目标优化算法的混合直流输电系统控制参数优化方法，通过PSCAD与MATLAB之间的接口技术，设置两个接口模块，在PSCAD中建立混合直流输电系统模型，通过接口模块由MATLAB中的鲁棒多目标优化算法进行控制器参数优化，优化的控制器参数回到PSCAD进行仿真运行，以系统动态响应性能为目标优化控制指标函数，根据PSCAD仿真结果计算当前目标优化控制指标函数，MATLAB获取当前目标优化控制指标函数的结果，用于新一轮对控制器参数的优化，经过PSCAD与MATLAB的交互，对混合直流输电系统的控制器参数进行迭代仿真优化。

进一步的，本发明包括以下步骤：

1)初始化最大迭代次数、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、以及鲁棒多目标优化算法的设定；

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，接口模块一用于调用鲁棒多目标优化算法，并且在每次仿真开始时，通过鲁棒多目标优化算法实现控制参数寻优，并将优化的控制器参数返回给PSCAD；接口模块二用于每次PSCAD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，根据鲁棒多目标优化算法对步骤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)；