[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

说明书

本发明公开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，步骤为：1)建立交直流系统协调二级电压控制模型M；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。本发明可根据直流输电计划，减少机械设备不必要的动作，在提高换流节点电压控制精度的同时兼顾发电机的无功出力均衡度，从而实现交直流系统安全、稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化领域，具体是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。

背景技术

在现代电网中,由于电网互联可以提高供电可靠性、节省电力投资、提高电网运行经济效益，各大电网的联网已是大趋势。各大电网的连接问题上，有直流连接和交流连接两种，如东北网和华北网就是交流连接，华东网与华中网就是以葛洲坝—南桥直流线路实现互联。直流联网具有可以有效防止大规模停电、可以进行事故紧急支援、不影响被联电网的稳定水平等优点，因此直流输电方式已经在大容量网络电能传输中被广泛运用。

我国已经形成了高压直流远距离、跨区域输电的局面，而高压直流输电系统中换流站无论整流运行还是逆变运行都要消耗大量无功功率，因此，需要一种切实有效，可以避免系统电压支撑不足、无功不足/过剩的交直流系统的电压无功控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供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，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。u_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u_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：