[發(fā)明專利]基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法

有效

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• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109193657B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國榮;汪云琴;彭勃;楊勇;李繼紅;陸翌;王朝亮;許烽;裘鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);國網(wǎng)浙江省電力有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發(fā)明公開了一種基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法，其特征是：根據(jù)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接入的各元件參數(shù)，以節(jié)點電壓諧波畸變率均方根最小為目標函數(shù)，建立三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理優(yōu)化模型；采用粒子群算法求解所述優(yōu)化模型，最終得到柔性多狀態(tài)開關(guān)三個端口中最優(yōu)的補償電流輸出端口及相應(yīng)的各次諧波補償電流值。本發(fā)明將三端柔性多狀態(tài)開關(guān)作為諧波治理裝置，充分發(fā)揮了柔性多狀態(tài)開關(guān)在配電網(wǎng)諧波治理方面的作用，拓寬了柔性多狀態(tài)開關(guān)的功能性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)中諧波治理方法，尤其涉及基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量非線性負荷的出現(xiàn)使電網(wǎng)的諧波污染問題日益嚴重。電力系統(tǒng)的諧波問題引起人們越來越多的關(guān)注。在許多區(qū)域配電網(wǎng)中出現(xiàn)了多個諧波源，甚至一條線路或母線上就有多個類型的諧波源，形成了多諧波源網(wǎng)絡(luò)。目前諧波治理的主要采用有源電力濾波器(APF)和無源濾波器。無源濾波器成本低，但是只能補償特定幾次固定頻率的諧波，且易發(fā)生并聯(lián)諧振，放大諧波分量。有源電力濾波器能夠精準地補償各種大小和相位的諧波，但是在多諧波源網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)“誰污染，誰治理”的原則安裝多個有源電力濾波器等濾波裝置，給電力系統(tǒng)的運行帶來巨大成本負擔(dān)。

柔性多狀態(tài)開關(guān)是一種新型的電力電子設(shè)備，替代傳統(tǒng)配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)或分段開關(guān)，能有效避免常規(guī)開關(guān)倒閘操作引起的供電中斷、合環(huán)沖擊等問題。目前對于含有柔性多狀態(tài)開關(guān)的有源配電網(wǎng)的研究剛剛起步，相關(guān)研究主要涉及配電網(wǎng)規(guī)劃、運行控制和優(yōu)化調(diào)度，未見柔性多狀態(tài)開關(guān)在配電網(wǎng)諧波治理方面的公開報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種靈活的基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法，將柔性多狀態(tài)開關(guān)運用到配電網(wǎng)的諧波治理中，實現(xiàn)對配電網(wǎng)中電壓諧波問題的集中治理。以期精準地補償各種大小與相位的諧波，使配電網(wǎng)諧波含量符合國家公用電網(wǎng)諧波標準的規(guī)定。通過三個端口的靈活調(diào)節(jié)減少濾波裝置安裝數(shù)量，降低電力系統(tǒng)運行成本，提高諧波治理效率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案

本發(fā)明基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法的特點是：根據(jù)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接入的各元件參數(shù)，以節(jié)點電壓諧波畸變率均方根最小為目標函數(shù)，建立三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理優(yōu)化模型；采用粒子群算法求解所述優(yōu)化模型，最終得到柔性多狀態(tài)開關(guān)三個端口中最優(yōu)的補償電流輸出端口及相應(yīng)的各次諧波補償電流值。

本發(fā)明基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法的特點也在于是按如下步驟進行：

步驟1、根據(jù)實際配電系統(tǒng)得到并向MATLAB軟件輸入配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接入的各元件參數(shù)，包括：線路參數(shù)、負荷水平、分布式電源的容量及接入位置，三端柔性多狀態(tài)開關(guān)的容量及接入位置，諧波源負載的位置及占節(jié)點總負荷比例，系統(tǒng)基準電壓和基準功率；

步驟2、利用步驟1中所獲得的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接入的各元件參數(shù)，根據(jù)牛頓拉夫遜諧波解耦算法，求解獲得h次節(jié)點諧波電壓矩陣U^h，將所述三端柔性多狀態(tài)開關(guān)的三個端口分別單獨作為諧波補償電流的輸出端口，以節(jié)點電壓諧波畸變率均方根最小為目標函數(shù)minf，以各節(jié)點總電壓諧波畸變率和各節(jié)點各次諧波電壓含量以及三端柔性多狀態(tài)開關(guān)最大容量為約束條件，建立三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理優(yōu)化模型；

步驟3、采用粒子群算法針對所述三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理優(yōu)化模型進行求解，獲得三個端口中最優(yōu)的補償電流輸出端口及相應(yīng)的各次諧波補償電流值I_c，為柔性多狀態(tài)開關(guān)注入的h次節(jié)點諧波補償電流矩陣，h為諧波階次，h＝2，3…H，H為最高補償諧波次數(shù)。

本發(fā)明基于粒子群算法的三端柔性多狀態(tài)開關(guān)諧波治理方法的特點也在于是按如下方式求解獲得h次節(jié)點諧波電壓矩陣U^h：

為n節(jié)點h次諧波電壓，n為節(jié)點號，n＝1，2…N，N為節(jié)點總數(shù)；