CN108879650B - 一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置。本发明建立以系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标的多目标模型，以各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，对多个下垂控制的控制参数进行优化，解决直流电压越限和功率满载的问题，还计算当系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以其作为等式约束，考虑了满足下垂系数总和尽可能大和系统保持稳定的要求，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。

Description

一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置。
背景技术
电压源型换流器在潮流翻转时电压极性不变，易于构成运行灵活，可靠性高的多端直流输电网络，在大规模分布式能源并网、大容量远距离输电和城市互联等方面具有广阔的应用前景。
在多端柔性直流输电稳定运行的研究中，直流电压稳定控制和有功功率的合理分配是两大核心问题。直流稳定控制方式包括主从控制、电压裕度控制和下垂控制等。其中下垂控制不依赖换流站之间的高速通讯，可由多个换流站控制电压，系统可靠性高，所以近年来广受关注。
但是采用固定的下垂系数时直流电压刚性较差，当某些有源网络发生功率波动或者负荷发生扰动时，容易造成直流电压超出正常运行极限，并且下垂控制站的不平衡功率可能导致其功率超出容量限值。
实际上下垂控制包括三个控制参数，即下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值，当前的下垂控制方法大多只针对其中一个参数进行设计，无法同时解决直流电压越限和功率满载这两个问题。且下垂控制站的下垂系数与系统稳定性密切相关，下垂系数过大则容易导致系统进入不稳定状态，但是当前的控制方法并未对这方面的影响进行考虑。
因此，导致了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，包括：
S1：以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
S2：根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
S3：通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
优选地，步骤S2具体包括：
S21：将下垂系数总和初始化为预置数值；
S22：各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到执行步骤 S24，若否，则执行步骤S23；
S23：将下垂系数总和减去预置级差，并返回步骤S22；
S24：以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集。
优选地，步骤S22和步骤S24之间还包括：步骤S25；
S25：将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和。
优选地，步骤S3具体包括：
S31：获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
S32：分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
S33：分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
S34：以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
优选地，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，包括：
目标建模单元，用于以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
约束求解单元，用于根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
选择控制单元，用于通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
优选地，约束求解单元具体包括：
初始子单元，用于将下垂系数总和初始化为预置数值；
稳定子单元，用于各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到触发求解子单元，若否，则触发级差子单元；
级差子单元，用于将下垂系数总和减去预置级差，并触发稳定子单元；
求解子单元，用于以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集。
优选地，约束求解单元还包括：裕度子单元；
裕度子单元，用于将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和。
优选地，选择控制单元具体包括：
参考子单元，用于获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
偏移子单元，用于分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
选择子单元，用于分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
控制子单元，用于以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
优选地，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的多端柔性直流输电系统的协调控制方法建立以系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标的多目标模型，以各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，同时对多个下垂控制的控制参数进行优化，且以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，使得求解得到的最优解需同时解决直流电压越限和功率满载的问题，同时还计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以其作为多目标决策模型的等式约束，综合考虑了满足下垂系数总和尽可能大和系统保持稳定的要求，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的四端柔性直流输电系统的拓扑图；
图5为本发明实施例提供的下垂控制的原理图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法及装置，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的一个实施例，包括：
步骤101：以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
需要说明的是，当前的多端柔性直流输电系统的协调控制方法大多只调节下垂控制参数的其中一个，本实施例中的协调控制方法综合下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值三者作为决策变量，相比单参数优化，多参数优化可以求解得到更优的控制参数。
因为多端柔性直流输电系统中主要考虑的问题是降低电能传输损耗以及保证电能质量，所以以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型。
步骤102：根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
需要说明的是，多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值可以作为系统稳定性的判据，系数矩阵中包含了下垂系数，不同的下垂系数之和对应的系数矩阵不同，根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和。
求得最大的下垂系数总和可以将其作为等式约束条件，即各个下垂控制站的下垂系数求和等于下垂系数总和。
有了决策变量内的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值可以通过系统的状态空间模型得到各个换流站的直流电压和直流功率以及各换流站之间线路的线路直流电流，为了避免直流电压越限、功率满载以及电流越限的情况发生，需要以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，即直流电压、直流功率和线路直流电流不能超过其上下限。
有了多目标决策模型，可以通过多目标优化算法在约束条件(包括等式约束条件和不等式约束条件)内求解多目标决策模型的最优解，因为存在多个目标，因此求得的是最优解集。
步骤103：通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
需要说明的是，求得最优解集之后，需要从其中选择符合偏好的最优解，可通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解。
选择了最终折中解之后，就可以通过最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
本实施例的多端柔性直流输电系统的协调控制方法建立以系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标的多目标模型，以各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，同时对多个下垂控制的控制参数进行优化，且以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，使得求解得到的最优解需同时解决直流电压越限和功率满载的问题，同时还计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以其作为多目标决策模型的等式约束，综合考虑了满足下垂系数总和尽可能大和系统保持稳定的要求，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
以上为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的另一个实施例。
请参阅图2、图4和图5，本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的另一个实施例，包括：
步骤201：以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
需要说明的是，当前的多端柔性直流输电系统的协调控制方法大多只调节下垂控制参数的其中一个，本实施例中的协调控制方法综合下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值三者作为决策变量，相比单参数优化，多参数优化可以求解得到更优的控制参数。
系统损耗是影响多端柔性直流输电经济运行的主要因素，因此将系统损耗作为优化的目标函数之一，系统损耗包括换流器损耗和输电线路损耗。
换流器损耗包括：无负荷损耗、关于直流电流Idc的线性损耗和非线性损耗，可表示为：
Figure GDA0003105632570000081
其中，a、b和c为相应的损耗系数，可通过下式计算：
Figure GDA0003105632570000082
Figure GDA0003105632570000083
Figure GDA0003105632570000084
Figure GDA0003105632570000085
其中，SN和VN分别是换流器VSC的额定容量和直流侧额定电压，SB和 VB分别是多端柔性直流输电系统VSC-MTDC的基准容量和基准电压，下标R 和I分别对应换流器VSC的整流器和逆变器。
输电线路损耗与线路长度和系统拓扑有关，其表达式为：
Figure GDA0003105632570000086
Rij为第i个换流站和第j个换流站之间线路阻抗，Iij为第i个换流站和第j个换流站之间线路直流电流。
以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小构建目标函数，可表示为：
Figure GDA0003105632570000091
此外，为提高优化后的电压质量，选择直流电网电压偏差最小为目标函数，用以衡量直流电网电压均衡程度，即：
Figure GDA0003105632570000092
其中，f1是多端柔性直流系统的系统损耗，f2是直流电压偏差，n是换流站数，Iij是线路ij的直流电流，Ui是节点i直流电压，
Figure GDA0003105632570000093
是n个直流节点的电压平均值。
步骤202：将下垂系数总和初始化为预置数值；
需要说明的是，若需要求在系统稳定的条件下最大的下垂系数总和，则可以在一开始将下垂系数初始化为一个较大的初始值，然后判断系统是否稳定，如果系统不稳定则将其减小，重复直至系统稳定，此时的下垂系数总和就是系统稳定的条件下最大的下垂系数总和。
步骤203：各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到执行步骤205，若否，则执行步骤204；
需要说明的是，如图4所示，是一个四端柔性直流输电系统的拓扑图，包括了四个换流站，若其中第i个换流站为下垂控制换流站，则其电压下垂控制的原理图如图5所示，Urefi为换流站i的直流电压参考值，Ui为换流站i的直流电压测量值，Prefi为换流站i的直流功率参考值，Pi为换流站i的直流功率测量值，Ki为换流站i的下垂系数，PI为具有上下限的比例积分控制器，irefi为换流站i的外环d轴指令，下垂控制方式有如下关系：
Urefi-Ui+(Prefi-Pi)/Ki＝0 (9)
因此下垂控制包含三个控制参数，即Urefi、Prefi和Ki，本实施例对这三个参数的选取进行优化建模，下面对多端柔性直流系统的状态空间模型进行推导：
以下所有电气量为标幺值，且基于以下假设：交流电网为强系统，故可忽略锁相环的影响；电流内环具有一阶惯性环节特性。
VSC-MTDC(多端柔性直流输电系统)的直流侧包括以下部分：电流内环、功率外环、换流站直流出口处和直流线路方程。
电流内环状态方程为：
Figure GDA0003105632570000101
其中，idi *是换流站i的d轴电流，idrefi是相应d轴电流参考值，Ti是电流内环d轴的时间常数；
交直流侧的功率平衡关系为：
Figure GDA0003105632570000102
其中，u* di为d轴电压，U* i和i* di为换流站i直流电压和直流电流；
对于图5所示下垂控制器i，有标幺值控制方程：
Figure GDA0003105632570000103
其中ai和bi是下垂控制器的比例和积分常数。引入中间变量yi使得，
Figure GDA0003105632570000104
联立公式(2)至(5)有：
Figure GDA0003105632570000105
对于定有功功率控制器中，有：
Figure GDA0003105632570000106
引入变量zi，使得：
Figure GDA0003105632570000111
联立公式(10)、(15)和(16)有：
Figure GDA0003105632570000112
在换流器节点，可将换流器等效电容和直流线路电容进行等值为Ci，即：
Figure GDA0003105632570000113
其中Ci0为换流器i的子模块电容值，Ni为子模块电平数，CLij为线路ij 的pi型等效电路等值电容；
换流站直流出口节点处数学模型可由下式表示：
Figure GDA0003105632570000114
其中，Ibase是直流电流基准值，Ubase是直流电压基准值，i* Lij是线路i、j 之间的实际电流标幺值；
此外，还有直线线路方程：
Figure GDA0003105632570000115
公式(10)至(20)描述整个多端柔性直流输电系统的动态过程，可将状态空间模型整理成以下状态方程的形式：
Figure GDA0003105632570000116
其中系数矩阵A和B由系统内、外环控制参数、换流器参数和直流线路参数确定的系数矩阵；
方程左边为u的导数，u是系统的状态变量，包含各个换流站的直流侧电压、电流，即u＝[U1,U2,U3,U4,iL12,iL23,iL34,iL14,y1,y2,z1,z2,id1,id2,id3,id4]T；
v为输入变量，包括公共参考电压和各站功率参考指令，即 v＝[Uref1,Uref2,Pref1,Pref2,Pref3,Pref4]T，如换流站1和换流站2为下垂控制站，换流站3和换流站4为定有功功率控制站，则Uref1、Uref2、Pref1和Pref2是下垂控制站的直流电压参考值和有功功率参考值，是需要优化的参数，Pref3和Pref4是定功功率站的功率指令，该指令值可通过调度系统获取，为已知量，如换流站3 换流站4连接风电场，则可利用风功率预测功能连续滚动地给出定功率控制站的功率指令值，如果对于一般的电网负荷，可利用调度自动化系统中的超短期负荷预测结果予以给定。
多端柔性直流输电系统状态的改变由输入变量决定，只要输入变量v便可计算直流侧的电气量。
此外，下垂控制特性有如下分析结果：
Figure GDA0003105632570000121
△P是总的直流电网不平衡功率，△Pi为换流站i承担的不平衡功率，
Figure GDA0003105632570000122
为直流网络的响应系数(下垂系数总和)，m是下垂控制换流站数量。
若满足：
Figure GDA0003105632570000123
则ΔPi与Ki成正比，且不影响功率分配比例的取值范围，该约束为线性关系约束，能够大大简化系统的稳定性分析。其整定过程如下：
设μ(下垂系数总和)以dμ的间隔由大到小变化，对于任意一个μ，都能以约束关系(23)确定各Ki的变化范围。
假定下垂系数的增量为dK，则不难获取n维的各个典型的下垂系数组合 (向量)K＝[K1,K2,…,Kn]T。
将K代入状态空间模型公式(21)的系数矩阵A中，则可判别其稳定性。一旦有一个下垂系数组合K使得系统失稳，则执行步骤204进行下一步最大的下垂系数总和的求解，直到所有典型的K都能使得系统稳定，则该μ满足要求，可以继续执行步骤205。
步骤204：将下垂系数总和减去预置级差，并返回步骤203；
需要说明的是，如果各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统不能均保持稳定，则说明下垂系数总和过大，可以减去预置级差然后返回步骤203进行下一次的测试。
执行步骤204进行下一步最大的下垂系数总和的求解。
步骤205：将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和；
需要说明的是，为了使得系统拥有更强的稳定性，可以将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和，确保系统的稳定性。
步骤206：以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
需要说明的是，得到新的最大的下垂系数总和，可以将其作为等式约束条件，即各个下垂控制站的下垂系数求和等于下垂系数总和。
由于决策变量x为各个下垂控制站的控制参数，包括各个下垂控制站的下垂系数Ki、直流电压参考值Urefi和直流功率参考值Prefi，例如图4所示的四端柔性直流输电系统的决策变量可以表示为x＝[K1,K2,Uref1,Uref2,Pref1,Pref2]T。
由式(21)可知建立状态空间模型之后，就建立了系统状态变量u与决策变量x的函数关系，一旦给定了输入v则可以直接求取u，u的稳态解可表示为：
u＝-inv(A)·B·v (24)
求出u的稳态解之后便可以建立相应的目标函数。
有了决策变量内的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值可以通过系统的状态空间模型得到各个换流站的直流电压和直流功率以及各换流站之间线路的线路直流电流，为了避免直流电压越限、功率满载以及电流越限的情况发生，需要以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，即直流电压、直流功率和线路直流电流不能超过其上下限，可表示为：
Figure GDA0003105632570000131
Uimin和Uimax分别是直流电压Ui的下限和上限，Pimin和Pimax分别是直流功率Pi的下限和上限，Iimin和Iimax分别是线路直流电流Ii的下限和上限。
有了多目标决策模型，可以通过多目标优化算法在约束条件(包括等式约束条件和不等式约束条件)内求解多目标决策模型的最优解，因为存在多个目标，因此求得的是最优解集。
步骤207：获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
需要说明的是，求得最优解集之后需要从中选中需要的最优解，所以需要对各个最优解进行评价选择。
获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值。
步骤208：分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
需要说明的是，分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，第一偏移度越小越好，第一偏移度越小，则说明该最优解的系统损耗越接近最优系统损耗。
分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度，第二偏移度越小越好，第二偏移度越小，则说明该最优解的直流电压偏差接近最优直流电压偏差。
第一偏移度和第二偏移度的计算过程可表示为：
Figure GDA0003105632570000141
其中i表示最优解集中的第i个最优解，j表示目标1和目标2，当j为1 时，fj max和fj max分别表示为系统损耗的最小值和最大值，fj i表示第i个最优解的系统损耗，μj i表示第i个最优解的第一偏差度，当j为2时，fj max和fj max分别表示为系直流电压偏差的最小值和最大值，fj i表示第i个最优解的直流电压偏差，μj i表示第i个最优解的第二偏差度。
步骤209：分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
需要说明的是，分别求得各个最优解的第一偏差值和第二偏差值之后，需要对各个最优解进行综合评价，分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度。
各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度作为各个最优解的综合评价标准，综合偏移度越小，则说明该最优解的综合优化程度越好，选择综合偏移度最小的最优解为最终折中解，综合偏移度的计算过程可以表示为：
Figure GDA0003105632570000151
其中，μi表示第i个最优解的综合偏移度。
步骤210：以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
需要说明的是，求得最终折中解即可以其中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制；
功率预测周期一般为5～15min，本实施例的方法可以保证在规定时间内完成计算，进而保证在下一周期到来时就可修改相应的控制参数，保证其实时性。
进一步地，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
需要说明的是，快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting geneticalgorithm-II，NSGA-II)通过快速非支配排序和拥挤度距离计算，降低了计算复杂度，提高了算法寻优能力，是卓越的进化类多目标优化算法。
本实施例的多端柔性直流输电系统的协调控制方法建立以系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标的多目标模型，以各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，同时对多个下垂控制的控制参数进行优化，且以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，使得求解得到的最优解需同时解决直流电压越限和功率满载的问题，同时还计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以其作为多目标决策模型的等式约束，综合考虑了满足下垂系数总和尽可能大和系统保持稳定的要求，解决了当前的下垂控制方法只针对其中一个参数进行设计，难以同时解决直流电压越限和功率满载，且未考虑下垂系数对系统稳定性的影响，容易导致系统失稳的技术问题。
以上为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的另一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置的一个实施例。
请参阅图3，本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置的一个实施例，包括：
目标建模单元301，用于以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
约束求解单元302，用于根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
选择控制单元303，用于通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
进一步地，约束求解单元302具体包括：
初始子单元3021，用于将下垂系数总和初始化为预置数值；
稳定子单元3022，用于各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到触发求解子单元3024，若否，则触发级差子单元3023；
级差子单元3023，用于将下垂系数总和减去预置级差，并触发稳定子单元；
求解子单元3024，用于以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集。
进一步地，约束求解单元302还包括：裕度子单元3025；
裕度子单元3025，用于将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和。
进一步地，选择控制单元303具体包括：
参考子单元3031，用于获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
偏移子单元3032，用于分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
选择子单元3033，用于分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
控制子单元3034，用于以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
进一步地，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
以上为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置的一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的一个对比应用例。
请参阅图4，本发明实施例提供的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法的一个对比应用例，包括：
在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了如图4所示的四端VSC-MTDC系统，其中换流站采用模块化多电平换流站结构，系统参数如表1和表2所示：
表1.MMC-MTDC系统参数表
Figure GDA0003105632570000181
表2.直流线路参数
Figure GDA0003105632570000182
Figure GDA0003105632570000191
设VSC4(换流站4)于2s开始发生功率阶跃，由0.2pu提升至0.9pu，利用公式(13)、(14)，即可快速获的直流侧的动态响应，将仿真波形和计算波形进行比较，仿真波形与计算波形相吻合，此外，系统有较大不平衡功率时，换流站4的电压U4>1.05，即产生了过电压。
下垂系数是影响多端柔性直流稳定性的关键因素，然而大多数文献认为各换流站间的下垂系数不具备相关性，而含有多个变量的系统稳定性分析是难以求解的。对此，本文利用下垂控制本身的特性，提出了下垂系数总和的约束，将n个自由度降低为n-1个，利用试探法来寻求系统稳定性范围的一个合适的子集。
为了找到合适的常数μ，令其在(0,500]以间隔dμ＝10内由大到小变化，对于每一个μ，通过检测所有典型点(K1，K2)的稳定性，即可获得一条主导极点曲线，随着μ的增大，主导极点曲线由远及近逐渐靠近虚轴，由近及远远离实轴。
超过虚轴时，说明在该μ值下有部分点(K1,K2)使得系统不稳定，不满足设计要求。为了使得系统稳定性较强，要求整条主导极点曲线距离虚轴有一定距离，本应用例选择最大主导极点的实部不大于-5，相应地取μ＝100。
至此，接下来的计算将均基于μ＝100约束条件，而满足该直线上的所有点(K1，K2)均能使得系统稳定。
为了模拟负荷发生变化带来的影响，首先进行换流站4的阶跃实验。其初始计算条件如表3所示：
表3.阶跃实验初始条件表
Figure GDA0003105632570000192
Figure GDA0003105632570000201
如果不考虑系统稳定约束的问题，可能导致所得的最优折中解不在稳定范围内，为了验证所提约束的重要性，本文将计算模型分为三种：
模型1：参数不变时的原模型；
模型2：增加稳定性约束优化模型；
模型3：不加稳定约束优化模型。
其中，模型1是保持初始条件不变的模型；令K1'、K2'是算法调整后的下垂系数模型，则模型2满足K1'+K2'＝100的约束；为了模拟不加稳定约束，模型3对每个下垂系数设置了一个较大的范围，如K1'∈[1,200]，K2'∈[1,200]。
设NSGA-II初始种群数为50，最大进化代数为100代，交叉率为0.9。经多次试验，NSGA-II算法的平均收敛代数为45次，耗时约1.4s，寻优结果稳定，表明模型2和模型3的算法对优化模型有较好的收敛效果。经计算，两种优化模型最优折中解列于表4：
表4.阶跃实验模型2和模型3的最优折中解
Figure GDA0003105632570000202
VSC4在2s发生功率阶跃，模型1的参数不发生变化，而模型2和3在功率阶跃的同时投入最优折中解。为了减轻参数变化对系统冲击过大的影响，将电压参考值变化(经试验，其他参数影响不大)设定一个斜率限制，设置斜率变化不超过0.5pu/s。
仿真的结果显示，模型1在功率指令发生变化之前，系统运行参数在正常范围以内，但在功率指令发生变化之后，U1～U4分别为1.031pu、1.038pu、 1.056pu和1.049pu，因此，直流电压U3大于正常直流电压上限1.05pu；
同时P1～P4分别为-1.173pu，-0.479pu，0.9pu，0.7pu，VSC1(换流站1) 有功功率P1将超过其限值0.95pu而过载，这是正常运行工况所不允许的。
模型2能够实现直流电压和下垂控制站功率的同时调整，U1～U4分别为0.982pu、0.981pu、1.002pu和0.999pu，因此各直流电压均在正常运行范围之内；两个下垂控制功率P1～P4为-0.734pu、-0.837pu、0.9pu和0.7pu，可见下垂控制站功率也没有过载。此外，模型2能保证系统的稳定运行。
模型3由于没有附加稳定运行的条件约束，获得最优折中解超出了稳定运行范围，最终导致了系统失稳。因此，在调整下垂系数时必须考虑系统稳定这一因素的影响。
上述为VSC4(换流站4)的阶跃实验，以下为VSC4的定功率站退出运行实验。
多端柔性直流系统一般要求N-1准则，因此本部分考察定功率站VSC4 退出运行实验，其具体参数入下：
表5.退出运行实验初始条件表
Figure GDA0003105632570000211
2s时VSC4功率指令降低为0，若下垂控制站的控制参数不发生变化，则 U1～U4分别为0.984pu、0.990pu、1.003pu和0.991pu，因此直流电压并未越限；除了定有功功率站外，下垂控制站P1～P2分别为-0.556pu和-0.331pu，因此下垂控制站的功率也并未过载。但此时采用所提算法仍有一定的优化空间，模型2优化的最优折中解为：
表6.退出运行实验模型2的最优折中解
Figure GDA0003105632570000212
在2s降功率的同时投入最优折中解，优化后的直流电压和直流功率均在允许范围内进行调整，其优化的效果如表7所示：
表7.实验优化效果对比表
Figure GDA0003105632570000213
本发明的多端柔性直流输电系统的协调控制方法可以降低12％左右的输电损耗，提高13％左右的平均直流电压偏差，在一定程度上优化了多端柔性直流输电系统的运行特性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，其特征在于，包括：
S1：以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
S2：根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
S3：通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21：将下垂系数总和初始化为预置数值；
S22：各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到执行步骤S24，若否，则执行步骤S23；
S23：将下垂系数总和减去预置级差，并返回步骤S22；
S24：以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集。
3.根据权利要求2所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，其特征在于，步骤S22和步骤S24之间还包括：步骤S25；
S25：将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和。
4.根据权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
S31：获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
S32：分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
S33：分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
S34：以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制方法，其特征在于，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
6.一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，其特征在于，包括：
目标建模单元，用于以多端柔性直流输电系统的各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量，以多端柔性直流输电系统的系统损耗最小和直流电网电压偏差最小为目标构建多目标决策模型；
约束求解单元，用于根据多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵计算当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集；
选择控制单元，用于通过模糊选择策略对最优解集进行选择得到最终折中解，以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，其特征在于，约束求解单元具体包括：
初始子单元，用于将下垂系数总和初始化为预置数值；
稳定子单元，用于各个下垂控制站的下垂系数组成下垂系数组合，获取下垂系数总和对应的各个下垂系数组合，以多端柔性直流输电系统的状态空间模型的系数矩阵的特征值作为多端柔性直流输电系统的稳定性判据，判断各个下垂系数组合分别代入系数矩阵时多端柔性直流输电系统是否均保持稳定，若是，则得到当多端柔性直流输电系统保持稳定时最大的下垂系数总和，到触发求解子单元，若否，则触发级差子单元；
级差子单元，用于将下垂系数总和减去预置级差，并触发稳定子单元；
求解子单元，用于以最大的下垂系数总和作为等式约束条件，以预置的直流电压、直流功率和线路直流电流的上限和下限作为不等式约束条件，通过多目标优化算法在等式约束条件和不等式约束条件的约束下对多目标决策模型进行求解得到最优解集。
8.根据权利要求7所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，其特征在于，约束求解单元还包括：裕度子单元；
裕度子单元，用于将最大的下垂系数总和减去预置裕度得到新的最大的下垂系数总和。
9.根据权利要求6所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，其特征在于，选择控制单元具体包括：
参考子单元，用于获取最优解集中各个最优解的系统损耗和直流电压偏差的最小值和最大值，以系统损耗的最大值与最小值的差值为第一参考值，以直流电压偏差的最大值和最小值的差值为第二参考值；
偏移子单元，用于分别将各个最优解对应的系统损耗与系统损耗的最小值的差值除以第一参考值得到各个最优解的第一偏移度，分别将各个最优解对应的直流电压偏差与直流电压偏差的最小值的差值除以第二参考值得到各个最优解的第二偏移度；
选择子单元，用于分别将各个最优解对应的第一偏移度与第二偏移度相加得到各个最优解的第三偏移度，各个最优解的第三偏移度相加得到总偏移度，分别将各个最优解对应第三偏移度除以总偏移度得到各个最优解的综合偏移度，以综合偏移度最小的最优解为最终折中解；
控制子单元，用于以最终折中解中各个下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值对各个下垂控制站进行控制。
10.根据权利要求6所述的一种多端柔性直流输电系统的协调优化控制装置，其特征在于，多目标优化算法具体为快速非支配排序遗传算法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109546675B (zh) * 2019-01-08 2022-07-01 云南电网有限责任公司 用于高压柔性直流系统的串联mmc换流器协调控制方法
CN110350569B (zh) * 2019-07-02 2022-12-02 许继电气股份有限公司 混合直流输电功率协调控制方法、装置及计算机存储介质
CN110503214B (zh) * 2019-08-28 2022-05-27 华北电力大学（保定） 基于附加电量的直流电网电压暂态稳定恢复控制的方法
CN110912177A (zh) * 2019-12-15 2020-03-24 兰州交通大学 一种多端柔性直流输电系统多目标优化设计方法
CN111224392A (zh) * 2020-01-03 2020-06-02 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种三端口直流能量路由器功率协调控制方法
CN111884195B (zh) * 2020-07-27 2022-01-04 山东大学 考虑概率潮流的直流电网下垂控制裕度优化方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072246A1 (fr) * 2012-11-06 2014-05-15 Alstom Technology Ltd Procede de contrôle d'un reseau multi-terminal vsc-hvdc
CN105321003A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 东北电力大学 一种含vsc-hvdc的交直流系统多目标潮流优化方法
CN107579536A (zh) * 2017-09-27 2018-01-12 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种下垂控制换流站控制方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072246A1 (fr) * 2012-11-06 2014-05-15 Alstom Technology Ltd Procede de contrôle d'un reseau multi-terminal vsc-hvdc
CN105321003A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 东北电力大学 一种含vsc-hvdc的交直流系统多目标潮流优化方法
CN107579536A (zh) * 2017-09-27 2018-01-12 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种下垂控制换流站控制方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
考虑运行损耗和功率裕度的VSC-MTDC系统改进优化下垂控制策略;曾琦等;《高电压技术》;20161031;第42卷(第10期);第3117-3125页 *

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