[發明專利]基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法

有效

• 申請號: 201910502536.6
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110138000B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 孫國強;劉其樸;臧海祥;楊佳;湯曉晨;孫軍
• 申請（專利權）人: 河海大學;南瑞集團有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

一種基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法，以時間乘以誤差絕對積分(ITAE)最低、超調量最小、過渡時間最短為目標函數，在不等式約束下實現了PI參數調諧。本發明針對在混合高壓直流輸電系統中，PI參數調諧會很大程度影響系統的性能，提出一種新型的混合直流輸電系統參數尋優方法，通過PSCAD與MATLAB之間的接口技術，實現兩者的聯合調用，并利用了魯棒多目標優化算法搜尋最優控制參數，利用PSCAD中的多次運行功能，可實現多次軟件之間的調用，從而實現控制參數的優化搜索。通過建模與仿真，驗證了本發明方法能有效提升混合直流輸電系統動態響應性能。

技術領域

本發明屬于電力技術領域，涉及電力系統運行與控制技術，為一種基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法。

背景技術

隨著我國東部地區經濟的快速發展，其用電量還將顯著增加，同時東部地區霧霾頻發，大氣環境容量趨于飽和，遠距離大容量輸電已成為必然。LCC-HVDC憑借其電壓等級高、傳輸容量大、技術成熟已成為傳統直流輸電的選擇，然而LCC本身是半控器件晶閘管換流，還存在著以下問題：1.完全依賴交流電網，不能無源送出或者匯入無源負荷，存在換相失敗問題，需要消耗占傳輸有功的50％的無功，需要大量無功補償設備；不能在極弱的受端電網下運行，無法作為電網黑啟動的恢復電源，多饋入直流系統中容易發生級聯換相失敗。

20世紀90年代以后，以全控型器件IGBT為基礎的VSC-HVDC得到了大力發展，其很好解決了LCC出現的問題，而且靈活可控。但是VSC還存在以下幾個問題，開關切換頻率高，損耗比較大，換流閥的成本比較高，直流故障清除具有一定難度。

因此有學者提出，逐步將傳統直流輸電工程進行更新換代，引入混合直流輸電，取長補短，合理發揮各自優勢，并節約成本。

針對一端LCC一端VSC的混合直流輸電系統，PI環節參數調諧成為重要部分，其大小影響系統整體動態響應性能，傳統的試錯法不僅效率低下，且難以適應不同工況。目前的優化技術，比如粒子群算法沒有將實際模型的精確性與優化算法的高效性很好的結合起來。

發明內容

本發明要解決的問題是：針對混合直流輸電系統中的參數調諧，現有方法難以適應不同工況，已有的參數優化技術精確性和效率還不能滿足需求。

本發明的技術方案為：基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法，通過PSCAD與MATLAB之間的接口技術，設置兩個接口模塊，在PSCAD中建立混合直流輸電系統模型，通過接口模塊由MATLAB中的魯棒多目標優化算法進行控制器參數優化，優化的控制器參數回到PSCAD進行仿真運行，以系統動態響應性能為目標優化控制指標函數，根據PSCAD仿真結果計算當前目標優化控制指標函數，MATLAB獲取當前目標優化控制指標函數的結果，用于新一輪對控制器參數的優化，經過PSCAD與MATLAB的交互，對混合直流輸電系統的控制器參數進行迭代仿真優化。

進一步的，本發明包括以下步驟：

1)初始化最大迭代次數、每次迭代保存的整流側、逆變側PI控制器參數和優化目標函數值、故障時刻及類型、以及魯棒多目標優化算法的設定；

2)通過PSCAD和MATLAB之間的接口技術，建立接口模塊一和接口模塊二，接口模塊一用于調用魯棒多目標優化算法，并且在每次仿真開始時，通過魯棒多目標優化算法實現控制參數尋優，并將優化的控制器參數返回給PSCAD；接口模塊二用于每次PSCAD仿真結束時，接收由PSCAD返回的搜索代理位置和優化目標函數，并更新全局最優代理位置和個體最優位置；

3)使能PSCAD與MATLAB接口模塊一，根據魯棒多目標優化算法對步驟1)的參數更新搜索代理位置，并將值返回給PSCAD作為控制器參數，進行步驟4)；