[发明专利]一种含VSC-HVDC的交直流系统多目标潮流优化方法

摘要

一种含VSC‑HVDC交直流系统的多目标潮流优化方法，其特点是，包括的步骤有：建立模型，选取待优化变量、优化目标及确定约束条件；设置初始变量并给定待优化变量范围；将待优化变量作为优化过程中种群个体，采用混合编码的方式，根据待优化变量范围随机生成初始种群；采用交替迭代法，计算交直流系统潮流；求取种群中各个体对应的优化目标函数值；对种群个体进行快速非支配排序，并计算虚拟适应度，经选择、交叉和变异处理，生成子种群；采用精英策略保留父代中优良个体；判断是否满足算法终止条件，若满足条件，则转至步骤9)，优化结束；否则，转至步骤4)；优化过程结束，输出结果。具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。

主权项

1.一种含VSC‑HVDC的交直流系统多目标潮流优化方法，其特征是，它包括以下步骤：1)建立模型，选取待优化变量、优化目标及确定约束条件，其过程为：(a)选取待优化变量，待优化变量为交直流系统中变量，连续变量包括发电机有功出力P_G和机端电压V_G，交流系统流入换流变压器的有功功率P_s和无功功率Q_s，离散变量包括变压器变比K_T和无功补偿容量Q_R，交直流系统中变量表示为x＝[P_G,V_G,K_T,Q_R,U_d,I_d,δ,M,P_s,Q_s]的形式，其中I_d为直流节点的电流，δ为交流侧与直流侧的相角差，M为调制度；(b)选取优化目标，选用降低系统的有功网损、减少污染气体排放量和提高静态电压稳定裕度作为优化目标，考虑VSC‑HVDC的调节能力，协调各优化目标之间关系，优化目标函数表达式为：式(1)中，O、E和V_sm分别代表系统的有功网损、污染气体排放量和静态电压稳定裕度三个优化目标；V_i和V_j分别为节点i、j的电压幅值，G_ij、B_ij、θ_ij分别为节点i、j之间的电导、电纳和相角差，P_loss为直流网络的换流站、电抗器及直流线路损耗之和；N_G和n分别为发电机数和节点总数，α_i、β_i和γ_i为发电机i的污染气体排放系数，为节点i的发电机有功出力；δ_min为系统收敛潮流雅克比矩阵的最小奇异值；(c)确定约束条件，模型的约束条件包括等式约束和不等式约束两部分；等式约束条件：包含交流系统的功率平衡方程及VSC‑HVDC的相关等式约束；交流网络中相关等式约束写为：式(2)中，P_gi、Q_gi、P_di、Q_di分别为节点i的有功输入、无功输入、有功负荷、无功负荷；直流网络中相关等式约束写为：式(3)中，P_c、Q_c分别表示换流站端的有功功率和无功功率；交流侧电压直流侧电压换流站等效阻抗Z_c＝(G_c+jB_c)^‑1；P_s,i表示交流网络侧在节点i的有功功率；P_loss表示直流网络中损耗；表示直流网络中节点i、j之间的导纳；表示直流网络中节点有功功率；分别表示直流网络节点i、j的电压；不等式约束条件：包含交流系统的电压幅值、相角及线路传输功率约束，和VSC‑HVDC的相关不等式约束；交流网络中相关不等式约束写为：式(4)中，N、N_T、N_C分别为系统所有节点数、变压器可调分接头数、无功补偿节点数；P_Gi、Q_Gi分别为发电机的有功、无功出力；T_i为补偿电容器的投切组数；Q_Ci为可调变压器的分接头位置；下标max和min分别表示变量的上、下限；直流网络中相关不等式约束写为：式(5)为直流网络中由电流电压确定的有功功率和无功功率约束范围；P_s、Q_s分别为交流侧功率；各换流器PQ功率圆约束圆的圆心为S₀(P₀,Q₀)，约束圆半径为r；为电流约束上限，下限为零；U_cm取和时分别作为电压约束的上下限，Z_f、Z_tf分别为换流站等效模型中节点对地及对交流侧的阻抗；Z₁、Z₂分别为换流站等效模型中元件Z_f、Z_tf及Z_c经Y‑Δ变换后的对地阻抗值；综上，将交直流系统多目标最优潮流问题建模如下：式(6)中，f＝(O,E,‑V_sm)；h为等式约束，g为非控制变量的不等式约束；u、x分别为控制变量和状态变量构成的向量；2)设置初始变量并给定待优化变量范围；3)将待优化变量作为优化过程中种群个体，采用混合编码的方式，根据待优化变量范围随机生成初始种群；4)采用交替迭代法，计算交直流系统潮流；5)求取种群中各个体对应的优化目标函数值；6)对种群个体进行快速非支配排序，并计算虚拟适应度，经选择、交叉和变异处理，生成子种群；7)采用精英策略保留父代中优良个体；8)判断是否满足算法终止条件，若满足条件，则转至步骤9)，优化结束；否则，转至步骤4)；9)优化过程结束，输出结果。