[發明專利]考慮換流站電壓無功控制的交直流協調二級電壓控制方法

有效

• 申請號: 202011035047.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112202182B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 顏偉;胡顯文;曹逸凡
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/36;H02J3/50
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開考慮換流站電壓無功控制的交直流協調二級電壓控制方法，步驟為：1)建立交直流系統協調二級電壓控制模型M；2)對交直流系統協調二級電壓控制模型M進行解算，得到發電機機端電壓調節量向量ΔV_g。本發明可根據直流輸電計劃，減少機械設備不必要的動作，在提高換流節點電壓控制精度的同時兼顧發電機的無功出力均衡度，從而實現交直流系統安全、穩定運行。

技術領域

本發明涉及電力系統調度自動化領域，具體是考慮換流站電壓無功控制的交直流協調二級電壓控制方法。

背景技術

在現代電網中,由于電網互聯可以提高供電可靠性、節省電力投資、提高電網運行經濟效益，各大電網的聯網已是大趨勢。各大電網的連接問題上，有直流連接和交流連接兩種，如東北網和華北網就是交流連接，華東網與華中網就是以葛洲壩—南橋直流線路實現互聯。直流聯網具有可以有效防止大規模停電、可以進行事故緊急支援、不影響被聯電網的穩定水平等優點，因此直流輸電方式已經在大容量網絡電能傳輸中被廣泛運用。

我國已經形成了高壓直流遠距離、跨區域輸電的局面，而高壓直流輸電系統中換流站無論整流運行還是逆變運行都要消耗大量無功功率，因此，需要一種切實有效，可以避免系統電壓支撐不足、無功不足/過剩的交直流系統的電壓無功控制方法。

發明內容

本發明的目的是提供考慮換流站電壓無功控制的交直流協調二級電壓控制方法，包括以下步驟：

1)建立交直流系統協調二級電壓控制模型M。

所述交直流系統協調二級電壓控制模型M的目標函數如下所示：

式中，ΔV_g為發電機機端電壓調節量向量。W_a和W_q表示目標權重。為中樞節點和換流站節點的電壓當前值向量，V_pref為中樞節點和換流節點的電壓參考值向量。C_p為中樞節點和換流站節點電壓對發電機機端電壓的靈敏度矩陣。u_g為發電機無功出力均衡因子矩陣。

第i臺發電機無功出力均衡因子u_gi如下所示

其中，和分別為第i臺發電機無功出力當前值、上限和下限向量。C_g為發電機無功出力對發電機機端電壓的靈敏度矩陣。C_gi為矩陣C_g的第i行向量。n_g為發電機臺數。

所述交直流系統協調二級電壓控制模型M的約束條件包括交直流系統的潮流約束、交直流系統的網絡安全約束、發電機的控制能力約束、換流器的控制能力約束和換流站關口耦合狀態變量約束。交直流系統的潮流約束包括交流系統的潮流約束和換流節點的潮流約束。發電機的控制能力約束包括發電機機端電壓上下限約束、發電機發出無功上下限約束；換流器的控制能力約束包括換流器特性方程約束和換流站控制變量約束。

其中，交流系統的潮流約束如下所示：

式中，P_Gi、Q_Gi分別表示交流節點i處電源發出的有功與無功功率。P_Li、Q_Li分別表示交流節點i處負荷吸收的有功與無功功率。V_i表示節點i的電壓，G_ij、B_ij、δ_ij分別表示線路ij的電導、電納、相角差。V_j表示節點i的電壓。j＝1，2，…，n。n為節點總數。

換流節點的潮流約束如下所示：