[發明專利]一種考慮換流器功率傳輸裕度的直流配電網優化重構方法

在審

• 申請號: 202110053427.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112909982A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 韓肖清;王磊;柴睿;賈燕冰;秦文萍;任宇
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/26
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及直流配電網，具體是一種考慮換流器功率傳輸裕度的直流配電網優化重構方法。該方法考慮了換流器及直流變壓器穩態潮流模型及其損耗模型，將控制換流器功率傳輸裕度的自適應下垂系數同網絡損耗，節點電壓一起作為直流配電網網架結構尋優的優化目標，采用模糊化目標函數結合歐氏空間距離的方式對其進行綜合，最后采用二進制粒子群算法對直流配電網網架結構按上述綜合目標函數進行尋優，實現了可快速有效獲得綜合滿足換流器功率傳輸裕度大、網絡損耗小、節點電壓偏移小的直流配電網網架結構。本發明適用于直流配電網，具有技術經濟性。

技術領域

本發明屬于直流配電網領域，具體是一種考慮換流器功率傳輸裕度的直流配電網優化重構方法。

背景技術

直流配電網在效率、電能質量等方面的優勢日益凸顯，同時能較為方便經濟地利用規模日益擴大的分布式發電，直流配電網在效率、電能質量等方面的優勢日益凸顯，同時能較為方便經濟地利用規模日益擴大的分布式發電，因而在近些年在電壓等級序列、典型應用場景、故障保護等方面得到廣泛研究。而配電網網架結構優化可以提升系統電能質量及實現經濟運行。

現有文獻主要針對交流及交直流混合配電網網架結構優化，即以交流配電網為網架結構重構優化的主體，以交流潮流模型為基礎進行研究，這在研究直流配電網網架重構時有一定借鑒意義，但忽略了直流配電網的潮流及運行特點，并不能完整實現直流配電網優化重構的目的。有關學者指出直流側不同網架結構會影響交直流配電網的供電能力，進而對交直流混合配網結構進行優選，但未考慮換流器控制方式對優化重構的影響。有關學者提出一種采用多目標粒子群算法和基于深度優先搜索的所有生成樹算法對直流配電網光伏接入容量與網架結構進行包含經濟性的上下層協同優化方案，但該方案存在以下缺點：在計算潮流時未考慮換流器在不同控制方式下的潮流模型，且優化過程中并未考慮換流器功率傳輸裕度，使得在實際運行中常接入較大規模分布式電源、靈活用電負載如電動汽車等帶來不確定性因素設備的直流配電網缺乏足夠的不平衡功率調節能力，可能引起電壓失衡。因此，現有直流配電網網架結構優化缺乏一套完整有效提高電能質量及系統裕度的方法，限制了其推廣應用。

發明內容

本發明為了解決目前缺乏考慮直流系統電壓偏移、網絡損耗及換流器功率傳輸裕度綜合最優后實現直流配電網網架結構優化的問題，針對現有方案不足，設計了一種考慮換流器功率傳輸裕度的直流配電網優化重構方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種考慮換流器功率傳輸裕度的直流配電網優化重構方法,該方法涉及的直流配電網包括交流電網和直流電網，直流電網中包括直流負荷、直流分布式電源、直流電網主系統母線，交流電網通過換流器與直流電網主系統母線相連，直流負荷直接連入直流電網主系統母線或通過DC-DC變換器連入直流電網主系統母線，分布式電源與直流電網主系統母線相連，交流負荷通過換流器連接直流電網主系統母線，換流器采用下垂控制，該方法包括以下步驟：

(1)輸入直流配電網拓撲結構參數和節點電氣量參數，按節點類型對節點及其參數進行重新編號排序，生成節點電導矩陣；

(2)初始化二進制粒子群算法種群的個體，生成初始粒子；

(3)對生成初始粒子進行潮流計算，采用改進的牛頓拉夫遜法求解得網絡損耗、換流器自適應下垂系數和節點電壓偏移，其中換流器自適應下垂系數由公式求得，換流器自適應下垂系數計算公式為:

其中α是調節系數，k是傳統的下垂系數，I_dci為各換流器實際流過的電流，I_dcmax為允許通過換流器的最大電流；

(4)對上述的網絡損耗、換流器自適應下垂系數和最大的節點電壓偏移三個指標進行模糊化處理，得到模糊化指標，模糊化指標分別采用隸屬函數表征，并結合歐氏距離求得最終的整體模糊滿足度即種群綜合適應度；

(5)利用二進制粒子群算法，根據綜合適應度更新個體最優和全局最優的粒子；