[發明專利]一種柔性直流電網中故障限流器的優化配置方法

有效

• 申請號: 202011002336.3
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112234642B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王盼寶;魏偉;孫紅梅;王衛;徐殿國;楊景剛;史明明;肖小龍;蘇偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/06;H02H9/02;H02H7/26
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明是一種柔性直流電網中故障限流器的優化配置方法。本發明涉及故障限流器的優化配置技術領域，本發明構建潮流計算模型，建立故障電流模型，故障電流模型進行數值迭代計算，得到故障電流；歷電網網絡的各條支路，生成約束條件；確定粒子維數，設置粒子中的變量范圍，生成初始粒子種群，并確定目標函數；將初始粒子種群輸入至目標函數中，得到全局最優解和個體最優解，并進行粒子更新，將全局最優解根據更新規則存入外部檔案，得到配置結果；根據成本比例系數大小進行方案選擇。本發明設置約束條件，利用粒子群算法圍繞配置的限流器的總電感值最小和斷路器總容量最低這兩個目的進行多目標優化，以實現配置過程的總成本最低。

技術領域

本發明涉及故障限流器的優化配置技術領域，是一種柔性直流電網中故障限流器的優化配置方法。

背景技術

由于直流網絡中故障電流發展迅速，為了更好地保護故障后的網絡需要對故障電流的發展進行限制。目前已有的方法是通過在直流電網中接入故障限流器對故障電流的上升速度進行有效限制，以保證低容量的斷路器可以實現故障電流的穩定開斷。安裝電感型故障限流器會對系統的暫態特性產生影響，增加支路電感相當于在系統中添加了積分環節，會降低系統的暫態響應速度。安裝故障限流器的最大優勢在于能夠將故障電流的初期發展進行限制，從而可以使用低容量斷路器來開斷線路以達到節約成本的目的，但是限流器的限流效果與成本不可兼得。

電感型故障限流器的安裝成本主要由其對應的電感值大小決定，大電感限流器對應的成本很高。在工程項目中，若已經有了對短路后確定時間點的故障電流大小要求，則需要在能達到要求指標的情況下對限流器的總電感值進行降低，以降低總成本。對應的數學問題為一優化問題，需選用優化算法進行優化。若是考慮到限流器與斷路器協同工作，需要同時考慮兩者成本。決定直流斷路器成本的一個很重要因素是斷路器的容量大小，大容量斷路器制作不易，對應的其成本更是隨容量增大而大幅增加。限流器電感值越大限流效果越好，對應的斷路器總容量需求便小。所以，對于這兩種互相抑制的目標需要利用多目標優化算法進行優化配置，在保障電網穩定運行的情況下降低總的配置成本是十分必要的。

發明內容

本發明為以實現配置的限流器的總電感值最小和斷路器總容量最低這兩個目的的平衡，使得配置后總成本最低。建立了計算柔性直流電網故障后電流發展的數值模型，設置約束條件，利用粒子群算法圍繞配置的限流器的總電感值最小和斷路器總容量最低這兩個目的進行多目標優化，以實現配置過程的總成本最低，本發明提供了一種柔性直流電網中故障限流器的優化配置方法，本發明提供了以下技術方案：

一種柔性直流電網中故障限流器的優化配置方法，包括以下步驟：

步驟1：構建潮流計算模型，將節點電壓電容和支路電感電阻輸入至潮流計算模型中，得到電網穩態運行時的穩態信息，所述穩態信息包括各個節點的穩態電壓和各支路的穩態電流；

步驟2：建立故障電流模型，故障電流模型進行數值迭代計算，得到故障電流；

步驟3：根據建立的故障電流模型，遍歷電網網絡的各條支路，生成約束條件；

步驟4：確定粒子維數，設置粒子中的變量范圍，生成初始粒子種群，并確定目標函數；

步驟5：將初始粒子種群輸入至目標函數中，得到全局最優解和個體最優解，并進行粒子更新，將全局最優解根據更新規則存入外部檔案，得到配置結果；

步驟6：對斷路器與限流器協同使用的多目標優化，確定不同斷路器容量與限流器電感值的成本比例系數的大小，并根據成本比例系數大小進行方案選擇。

優選地，所述步驟1具體為：

確定柔性直流網絡中各節點的功率平衡方程，通過下式表示所述柔性直流網絡中各節點的功率平衡方程P_dci：