[發(fā)明專利]一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711287515.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN107994573B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞琪;許瑋;吳紹軍;慕世友;石鑫;王超;李筍;王士柏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)智能科技股份有限公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/36
• 代理公司: 37221 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明公開了一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括：搭建多端柔性直流輸電系統(tǒng)模型；啟動(dòng)多端柔性直流輸電系統(tǒng)模型仿真；實(shí)時(shí)檢測(cè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)各子模塊的直流電容電壓；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)各橋臂電流的方向作為電容充電放電的判斷依據(jù)；計(jì)算每個(gè)開關(guān)周期第i端VSC的第j個(gè)橋臂所需要開通的子模塊數(shù)量m_ij，通過(guò)待優(yōu)化參數(shù)修正電容電壓；確定子模塊的投入切除狀態(tài)并下發(fā)到控制系統(tǒng)，建立穩(wěn)定運(yùn)行期間電壓波動(dòng)目標(biāo)函數(shù)和開關(guān)次數(shù)目標(biāo)函數(shù)；采用多目標(biāo)遺傳算法求解優(yōu)化變量的最優(yōu)解集。本發(fā)明同時(shí)滿足較好的電壓平衡效果和較低的開關(guān)頻率，使兩者都能較好地達(dá)到要求，而且計(jì)算效率更高，尤其適用于多端柔性直流輸電的場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

多端柔性直流輸電系統(tǒng)(Voltage Source Converter Multi-terminal HVDC，VSC-MTDC)指的是在同一直流網(wǎng)架下，含有3個(gè)及以上電壓源換流站(voltage sourceconverter，VSC)的柔性直流輸電系統(tǒng)。其最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電。作為一種更為靈活、快捷的輸電方式，多端柔性直流輸電系統(tǒng)在風(fēng)電等新能源并網(wǎng)、構(gòu)筑城市直流配電網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景。隨著電壓源換流器的快速發(fā)展，基于電壓源換流器的直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)成為了直流輸電系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。在眾多的電壓源換流器拓?fù)渲校贖半橋級(jí)聯(lián)的模塊化多電平換流器(MMC)，因開關(guān)頻率低、諧波含量小、可以擴(kuò)展至任意電平等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了未來(lái)VSC-MTDC工程的優(yōu)選拓?fù)渲弧?/p>

MMC直流輸電工程中每個(gè)換流器橋臂都有眾多的子模塊(SM)，SM電容電壓的均衡就成為了MMC工程應(yīng)用上不可回避的問題。實(shí)際工程中，SM數(shù)量非常大，傳統(tǒng)均壓方法通常采用SM電容電壓排序選通的方法，但單純電容電壓的排序會(huì)造成較高的開關(guān)損耗，且當(dāng)橋臂SM數(shù)量過(guò)多，對(duì)數(shù)量達(dá)到幾百甚至上千個(gè)分散布置的SM電壓進(jìn)行排序無(wú)疑是個(gè)巨大的工程難點(diǎn)，SM間的能量平衡也變得十分困難。而且，多端柔性直流輸電系統(tǒng)比傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)端數(shù)更多，子模塊數(shù)量成倍的增加，要求的計(jì)算量更加復(fù)雜。

有的發(fā)明均衡方法實(shí)際上是在電容電壓額定值附近設(shè)定一組電壓上、下限，將平衡控制的重點(diǎn)放在電容電壓越限的SM上，從而根據(jù)越限情況先進(jìn)行處理后再排序，能將直流電容電壓波動(dòng)縮小到極小的范圍，但勢(shì)必造成SM中開關(guān)頻率的頻繁開通和關(guān)斷，從而增大了MMC的開關(guān)頻率。加入保持排序的電容均壓算法引入了狀態(tài)保持參數(shù)，有效避免了因排序算法導(dǎo)致的同一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)不必要的反復(fù)投切現(xiàn)象，減小了損耗。

由此可見，在傳統(tǒng)均壓的方法中，SM的電容電壓平衡與MMC的開關(guān)頻率是一對(duì)矛盾，兩者目標(biāo)相互排斥不能同時(shí)滿足，現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)上述問題尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明通過(guò)電壓越限和狀態(tài)保持參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)滿足較好的電壓平衡效果和較低的開關(guān)頻率，使兩者都能較好地達(dá)到要求。

一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)實(shí)際工程在電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真軟件里搭建多端柔性直流輸電系統(tǒng)模型；

步驟二：設(shè)置模型運(yùn)行初始參數(shù)以及待優(yōu)化參數(shù)的初始值；

步驟三：?jiǎn)?dòng)多端柔性直流輸電系統(tǒng)模型仿真；

步驟四：實(shí)時(shí)檢測(cè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)各子模塊的直流電容電壓并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；

步驟五：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)各橋臂電流的方向作為電容充電放電的判斷依據(jù)并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；