[发明专利]考虑换流站电压无功控制的交直流协调二级电压控制方法

权利要求书

1.考虑换流站电压无功控制的交直流协调二级电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立交直流系统协调二级电压控制模型M；

所述交直流系统协调二级电压控制模型M的目标函数如下所示：

式中，ΔV_g为发电机机端电压调节量向量；W_a和W_q表示目标权重；为中枢节点和换流站节点的电压当前值向量，V_pref为中枢节点和换流节点的电压参考值向量；C_p为中枢节点和换流站节点电压对发电机机端电压的灵敏度矩阵；μ_g为发电机无功出力均衡因子矩阵；

第i台发电机无功出力均衡因子μ_gi如下所示：

其中，和分别为第i台发电机无功出力当前值、上限和下限向量；C_g为发电机无功出力对发电机机端电压的灵敏度矩阵；C_gi为矩阵C_g的第i行向量；n_g为发电机台数；

所述交直流系统协调二级电压控制模型M的约束条件包括交直流系统的潮流约束、交直流系统的网络安全约束、发电机的控制能力约束、换流器的控制能力约束和换流站关口耦合状态变量约束；交直流系统的潮流约束包括交流系统的潮流约束和换流节点的潮流约束；发电机的控制能力约束包括发电机机端电压上下限约束、发电机发出无功上下限约束；换流器的控制能力约束包括换流器特性方程约束和换流站控制变量约束；

其中，交流系统的潮流约束如下所示：

式中，P_Gi、Q_Gi分别表示交流节点i处电源发出的有功与无功功率；P_Li、Q_Li分别表示交流节点i处负荷吸收的有功与无功功率；V_i表示节点i的电压，G_ij、B_ij、δ_ij分别表示线路ij的电导、电纳、相角差；V_j表示节点i的电压；j＝1，2，…，n；n为节点总数；

换流节点的潮流约束如下所示：

式中，V_d为换流站直流端的对地电压；I_d为换流站直流端的电流；d_ij为换流站所在支路相角差；为换流器的功率因数角；

交直流系统的网络安全约束分别如公式(5)至公式(9)所示，即：

式中，ΔV_h、和分别为发电厂高压侧母线电压的当前值、调整量、上限和下限；

式中，和分别为中枢母线和换流站母线电压的当前值、上限和下限，ΔV_g为发电机机端电压调整量，C_p为中枢母线和换流站母线电压对发电机机端电压的灵敏度矩阵；

式中，为发电厂高压侧的母线电压单步调整量的最大允许值；

式中，和为发电机机端电压的当前值、上限和下限；

式中，和分别为发电机发出无功的当前值、上限和下限；C_g为发电机发出无功对发电机机端电压的灵敏度矩阵；

换流器特性方程约束分别如公式(10)和公式(11)所示，即：

式中，V_t为换流母线电压，V_d为换流站直流端的对地电压，I_d为换流站直流端的电流；θ_d为换流器的控制角；k_b为六脉动换流器数；k_T为换流变压器变比；X_c为换相电抗；

式中，k_r为换相重叠系数；

换流站控制变量约束分别如公式(12)至公式(14)所示，即：

d₁(I_d,V_d,cosθ_d,k_T,P_d)＝0 (12)

式中，P_d为换流站直流端传输的有功功率；d₁(I_d,V_d,cosθ_d,k_T,P_d)为控制变量组；

d₂(I_d,V_d,cosθ_d,k_T,P_d)＝0 (13)

式中，和分别表示控制角的初始值、上限和下限；C_d为换流器控制角对发电机机端电压的灵敏度矩阵；d₂(I_d,V_d,cosθ_d,k_T,P_d)为控制变量组；

换流站关口耦合状态变量约束如下所示：

式中，和分别为换流站吸收无功的当前值、上限和下限，C_n为换流站吸收无功对发电机机端电压的灵敏度矩阵；

2)对交直流系统协调二级电压控制模型M进行解算，得到发电机机端电压调节量向量ΔV_g。