[发明专利]含直流馈入的受端交流电磁环网两步解环规划方法及系统

说明书

本发明提供了一种含直流馈入的受端交流电磁环网两步解环规划方法，依据重要性差异对优化目标进行优先级分类排序，形成两步式优化框架。第一步针对重要性、优先级明显较强的“避免直流连锁故障”目标，第二步以第一步产生的结果为约束条件，针对其他解环目标。本发明可用于交直流混联电网的电磁环网解环规划，综合考虑涉及直流的新电磁环网解环需求，实现直流连锁故障的避免，以及控制短路电流水平、潮流和负载均衡等目标。

技术领域

本发明属于电网规划技术领域，具体涉及一种含直流馈入的受端交流电磁环网两步解环规划方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，国内外与电网结构相关的大停电事故屡见不鲜，其中高低压电磁环网的存在是导致连锁故障发生的重要因素之一。针对传统交流电网，已建立了较为完善的电磁环网解环方法，这些方法主要解决短路电流水平超标和高电压等级交流线路输电能力受限等问题，而未考虑多直流系统馈入带来的特性变化。随着馈入受端系统的直流增加，直流之间相互耦合造成的风险显著增大，可能导致短时间尺度的连锁故障，给受端系统的安全稳定运行带来极大的挑战。因此，有必要专门制定包含直流馈入的受端交流电磁环网解环规划新策略。

受端系统规模庞大，由交流线路组成电磁环网解环断面的组合方式众多，综合考虑多个优化目标时，优化算法需要寻优的空间维度较高，从而使计算量急剧增加。同时，传统电磁环网解环方法一般不考虑各优化目标之间的重要性差异，因此也不具备根据重要性和优先级减少寻优计算量的能力。在交直流混联受端电网中，由于直流系统传输容量大、动作特性快，在电磁时间尺度内连锁故障造成的有功缺额和无功扰动将给受端系统带来较大冲击，其影响程度远大于其他连锁故障因素，故避免直流系统连锁故障的重要性明显高于其他传统解环目标。若能考虑各个解环目标的重要性差异，可为减小寻优计算量提供前提基础。

在以往开展的多直流馈入系统解环研究中，部分学者为降低直流系统之间的相互影响，建立了以系统平均多馈入相互作用因子最小为目标的优化模型。但该研究通过遍历多馈入相互作用因子较大的直流组合来确定最佳分区方案，不适用于待分隔直流数目较多的电网。另有部分学者为确定解环断面，建立了以交流线路为决策变量的多目标优化模型。但是，该优化模型的寻优空间随系统规模的增加而呈指数级增加，若将全部交流线路作为决策变量，将导致优化模型难以求解。

由上述分析可知，含直流馈入的受端交流电磁环网解环规划，本质上是一个传统解环目标叠加“避免直流连锁故障”目标的多目标优化问题。在传统解环已具有较大寻优空间的情况下，叠加更为复杂的“避免直流连锁故障”目标将进一步增加优化模型的可行域(即待寻优空间)，极端情况下可能导致优化模型无法求解。因此需要探索减少优化模型计算量的新优化框架。另一方面，传统解环目标和避免直流连锁故障这一目标的重要性存在明显差异，解环规划的优化模型中不能将所有优化目标一概而论。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种含直流馈入的受端交流电磁环网两步解环规划方法及系统。聚焦优化模型可行域大(寻优空间维数高)的问题，结合优化目标重要性具有差异的特点，针对性地提出了两步式解环规划框架，以提高电磁环网解环的效率和适应性。本发明将整个优化模型分为两个具有优先级排序的优化子问题，从而形成一个前后衔接的两步式优化框架。若两个子问题的寻优空间分别记为n和m，则该优化框架可将原问题的寻优空间转换为寻优空间n+m，从而极大缩减寻优空间。该优化框架将第一步的优化结果作为第二步的约束条件，并根据两个优化问题的特点选择合适的特定求解方法，可进一步实现寻优空间缩减并发挥各方法的优势。本发明可以实现直流连锁故障的避免问题，以及控制短路电流水平、潮流和负载均衡等目标。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种含直流馈入的受端交流电磁环网两步解环规划方法，包括以下步骤：