CN111211583A - 用于混合ac/dc电网的网络系统 - Google Patents

用于混合ac/dc电网的网络系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111211583A
CN111211583A CN201911148359.2A CN201911148359A CN111211583A CN 111211583 A CN111211583 A CN 111211583A CN 201911148359 A CN201911148359 A CN 201911148359A CN 111211583 A CN111211583 A CN 111211583A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
hybrid
power
network
minimum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911148359.2A
Other languages
English (en)
Inventor
S.施密特
M.琼托利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Co ltd
Original Assignee
ABB Grid Switzerland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Grid Switzerland AG filed Critical ABB Grid Switzerland AG
Publication of CN111211583A publication Critical patent/CN111211583A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

提供一种包括混合AC/DC电网的网络系统。所述混合AC/DC电网又包括AC电网、DC电网以及配置成将AC电网与DC电网相连接的至少一个转换器。所述网络系统还包括网络控制组件，所述网络控制组件配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来控制混合AC/DC电网。

Description

用于混合AC/DC电网的网络系统
技术领域
本发明涉及包括混合AC/DC电网以及配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流(security-constrained optimal power flow)模型来控制混合AC/DC电网的网络控制组件的网络系统、用于控制混合AC/DC电网的方法、程序元素和计算机可读介质。
背景技术
按传统，电功率因使用变换器的电压幅度的易于转换而通过AC电网来传送。通常，更多或更少集中发电厂产生电流，使用在发电厂处的电压的上变频以及在电站(station)处的下变频通过AC电网向电站传送所述电流。可应用不同级。
另一方面，DC提供更少损耗，并且对长距离是更加适合和更加节省成本的。当今，DC电压转换使用基于例如逆变器的功率开关是比较容易的。此外，与AC相比，DC更易于操纵和控制，因为它没有无功功率，所述无功功率例如对控制措施的反应时间具有影响。
可再生能源常常利用DC输电技术。增加数量的可再生能源用于陆用的高百分比扩展或者来自陆上的离岸风力场，并且因此常常必须通过长距离来传送，从而引起大量DC电网。多终端系统连接多个DC电网。多终端系统难以使用线路换向转换器来实现，因为功率的反转通过反转DC电压的极性来实现，这影响连接到系统的全部转换器。
利用混合AC/DC基础设施，现有的并且新的电网可连接在一起，并且可利用每个电网类型的有益效果。但是，电网可相互干扰，这可引起网络组件中的不需要负载以及不平衡配电。
发明内容
此问题通过独立权利要求的主题来解决。实施例通过从属权利要求、以下描述和附图来提供。
按照一个方面，提供一种包括混合AC/DC电网的网络系统。混合AC/DC电网又包括AC电网、DC电网以及配置成将AC电网与DC电网相连接的至少一个转换器。该网络系统还包括网络控制组件，该网络控制组件配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来控制混合AC/DC电网。
AC和DC电网可以是用于将功率从电源分发到消费者的高压电网。电源可以是发电厂的发电机或者如例如风力涡轮或太阳能电站的可再生能源的发电机。AC/DC转换器可定位在AC电网的AC节点与DC电网的DC节点之间。AC/DC转换器可以能够在两个方向上进行转换，即，将AC转换为DC或者将DC转换为AC。例如，AC发电机将AC提供给另外的组件所连接到的本地AC电网的AC节点。AC节点中的AC电流由AC/DC转换器来转换成具有某个电压幅值的DC，使得作为示例，功率可经由长距离线路来传送给另外的转换器，该另外的转换器将DC转换为AC，并且将DC功率提供给另外的本地AC电网。电网必须例如在可容许最大和最小功率、电流和电压、电流和电压的变化、有功功率和无功功率的比率等方面被监督。AC和DC电网中的功率和另外的参数的关系因例如AC电网中的电流和电压的相位旋转、通过抽头变换器进行的相位旋转或者因例如计算有功或无功功率时的二次项而一般是非线性的。
因此，安全约束非线性网络中的网络控制组件应用考虑用于电流、电压和功率的等式中表达的每个组件中的功率传递的电气模型。这些参数被限制到最大和/或最小值，使得满足安全约束。
按照实施例，提供一种网络系统，其中非线性安全约束最优功率流模型包括N-k安全标准，其中k为正整数。
在可导致过电流或过电压的组件的突然断电的情况下，临界状况可发生。例如，如果连接到节点的分支中的一个分支出故障，则其余分支不必被加载到超出其极限。在另一个示例中，发电机可能出故障。则必须存在所谓的旋转备用，即，余量。在电力系统分析中应用N-1标准的安全评估中考虑这种要求。N-1标准是安全评估中的确定性方法，所述确定性方法用来确保系统保持在安全状态中或者系统在一个断电的情况下转入安全状态。N-1标准还可扩大到N-2或者一般来说扩大到N-k，其中k为正整数，从而涵盖其中超过单个断电发生的情况。
按照实施例，N-k安全标准包括预防模式和/或校正模式。在预防模式中，电压、电流、有功和无功功率的最大和最小值，最大或最小值将要被选择，使得一个组件的断电没有导致与另外的组件有关的约束的违反，以满足安全约束。这些变量按照如下方式直接或者间接来控制：使得仍然满足其余可操作组件的约束，并且系统保持在稳定和安全状态中。在校正模式中，在断电的情况下可违反约束。但是，变量被控制，使得例如在预限定时间跨度之内，再次使变量的值处于其约束极限内部。因此，通过按照校正方式来控制变量，得到网络系统的稳定和安全状态。
按照实施例，安全标准限定对下列变量中的至少一个的至少一个约束：有功功率、无功功率、电压幅值或相位、电流幅值或相位。取决于组件的类型，其包括它是AC组件还是DC组件，可控制不同的变量。例如，对于AC分支，可存在有功功率约束、无功功率约束以及对于电流与电压之间的相位差的约束，而对于DC分支，可存在仅与有功功率有关的约束。
按照实施例，混合AC/DC电网还包括不同类型的多个电网组件；其中电网组件的类型包括汇流条、线路、发电机、变压器、断路器、存储装置、分流器(shunt)、AC/DC转换器或负载；以及其中网络控制组件配置成估计通过混合AC/DC电网组件的状态变量所限定的混合AC/DC电网状态，以用于确定最优功率流。模型考虑组件中的每个；以及对于每个组件，估计组件的状态。状态可以是向量或者包括状态变量的矩阵。此外，状态可按照确定性和/或随机方式来计算，并且可以是控制环或滤波器环的结果。
按照实施例，状态变量是复电压等级、功率流、变压器状态、断路器状态、发电机状态或转换器状态或者其组合。复电压等级是例如还与其相位或者电压与电流之间的相位差有关的电压的AC或DC幅值；以及功率流是组件中的每个的有符号的(即，有方向的)有功或无功功率级。紧接这些状态变量，状态包括变压器、断路器、发电机和/或转换器的状态，其包括电流抽头变换器等级、通/断状态等。
按照实施例，网络控制组件配置成通过控制变量来调整混合AC/DC电网状态，以用于提供最优功率流。控制变量是独立的，而上述AC/DC电网状态变量取决于控制变量。
按照实施例，控制变量限定用于下列中的设置点：发电机有功功率、发电机无功功率、转换器有功功率和转换器无功功率、变压器抽头幅值或相位、柔性AC传输系统(FACT)状态和存储控制。
按照实施例，网络控制组件配置成应用用于负载或可再生发电的统计模型，以用于预先确定最优功率流。统计模型可包括电网的可能的非确定性行为，所述可能的非确定性行为考虑例如不同功率消耗或发电(如例如在一天的不同时间的太阳能发电)，并且因而允许提前估计控制变量。
按照实施例，最优功率流基于优化标准，其中优化标准是下列中的一个：最小发电成本、最小损耗、最小电压角差、最小电压幅度偏差、AC电网中的最小无功功率或者最小再分派成本或者其组合或者最少数量的控制动作。换言之，单个标准或者两个或更多个标准的组合可例如由操作员来选择。优化可遵循可预先确定或者也可由操作员来确定的标准的优先级，或者可以是例如通过最小平方方法所得到的总体优化。
按照一个方面，提供一种配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来控制混合AC/DC电网的网络系统的网络控制组件。也就是说，用于确定电网的组件的状态和控制变量的模型的等式分别是非线性的或者保持为非线性的。等式包括例如AC节点中的有功功率和无功功率的功率平衡，所述功率平衡考虑例如线路、功率变压器和分流组件，以及还考虑发电机、来自AC/DC转换器的功率和连接到节点的总负载。对于DC节点中的有功功率，例如可考虑连接到该节点的功率转换器和线路。电压幅值和相位可被约束到最小和最大值。该模型还可包括发电机的最大和最小有功和无功功率的约束等式。将电流从一个节点传递到另一个节点的作为一般无源组件的分支可使用例如双重双极模型(double bi-polemodel)按照基尔霍夫电路定律来建模。双重双极模型还可考虑通过增益和复合旋转所建模的抽头变换器。抽头变换器控制变量可将电压和增益约束限定为最小和最大值。转换器在两个方向上、即从AC电网到DC电网或者反之亦然传递功率。转换器模型可考虑AC端口与DC端口之间的功率平衡以及由电子装置所引起的损耗。有功和无功功率可以是被约束到最小和最大值的控制变量。
按照示例，网络控制元素的安全约束包括N-k，例如N-1安全标准。例如，关于控制变量，也许有可能限定控制变量设置点的有限偏差，以便补偿断电。偏差取决于已经发生的偶然性(contingency)，使得执行校正动作以消除违反。这样做，得到校正安全约束功率流。另外的N-1方法可以是预防安全约束最优功率流，其中限定每个控制变量的单值。即使断电发生，状态约束仍然被满足，使得没有校正动作是必需的。
按照一个方面，提供一种用于控制上述网络系统中的混合AC/DC电网的方法，该方法包括下列步骤：限定优化标准的集合；通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来估计混合AC/DC电网的状态变量；按照全非线性安全约束最优功率流模型来调整混合AC/DC电网的控制变量；其中优化标准的集合包括最小发电成本、最小损耗、最小电压角差、最小电压幅度偏差、AC电网中的最小无功功率或最小再分派成本或者其组合或最少数量的控制动作。该方法包括考虑N-1或者通常考虑N-k标准的安全约束，其中k为正整数。此外，安全约束通过应用例如限定最大和最小值的不等式来考虑有功和无功功率等级、复电压等级和电流的极限。
在N-1情况的第一示例中，发电机出故障：为了保持供需平衡，电网中的其它发电机必须补偿断电，并且因而可存在电网中通过长距离的更高功率流。这可导致过载线路以及可容许电压带的违反，即，对应状态变量将会违反其极限。在N-1情况的第二示例中，线路或变压器出故障：在这个情况下，功率流必须通过其它线路来重定向，这又可导致如上所述的过载线路并且可导致约束违反。N-1标准评估安全风险，并且系统被配置，使得因校正动作而或者没有违反或者满足约束。
按照实施例，在用于控制网络系统中的混合AC/DC电网的方法中，估计混合AC/DC电网的状态变量的步骤还包括应用统计负载模型；以及调整混合AC/DC电网的控制变量的步骤包括预先确定控制变量，以用于提前优化功率流。
按照一个方面，程序元素在由网络控制组件的处理器执行时指示混合AC/DC电网执行上述方法的步骤。
按照一个方面，提供一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储这种程序元素。
参照附图和以下描述，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。
附图说明
图1示出按照实施例的网络系统的框图。
图2示出按照实施例的方法的框图。
图3示出用于分支的电路模型。
图4示出关于针对AC/DC转换器的控制的不同类型的DC电压的简图。
具体实施方式
图1示出具有AC电网110和DC电网120的网络系统100。连接到AC节点并且连接到DC节点127的电压源转换器(VSC)103连接AC电网和DC电网。节点是用来限定两个或更多个项之间的结的一般声明。只有AC组件能够连接到AC节点，以及只有DC组件能够连接到DC节点。转换器103是AC系统105和DC系统106的组成部分。因此，混合AC/DC电网包括AC电网110、DC电网120和转换器103。网络系统还包括配置成控制混合AC/DC电网101、102、103的网络控制组件104。AC电网110包括另外的分支111、112和113(功率变压器、线缆、高架线路)、发电机114、分流电路115(恒定导纳)以及负载116。这个示例中的DC电网还可包括分支121、122和123。功率流可从发电机114到AC分支111、112和113、到负载116(恒定有功和无功功率)以及经由转换器103到DC节点127以及DC分支121、122和123进行。功率还可从DC电网流动到AC电网，如通过图1中的双向箭头所图示的。当功率进入节点内部时，使用正参考。网络控制组件可收集电网组件的状态信息，并且通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来设置要控制的组件的控制变量，使得优化。在图1中，对每个组件类型仅示出一个组件。但是，网络可包括另外的组件，以及特别是某个类型的多于一个组件，例如转换器。
图1中的组件可例如通过如下面作为示例所述的一相系统模型来建模。
利用一相系统模型，能够评估单相系统或多相系统。为了评估多相系统，该系统必须是平衡和对称的，以便使用例如Fortescue变换仅考虑正序列。模型可以不使用功率平衡等式内部的差分时间相关分量，使得能够仅执行(正弦)稳态或顺序时间(正弦)稳态分析。变量和等式可以按照复极性形式(complex polar form)来表达。
变量分为两个部分：变量的控制(或独立)集合，如例如有源或控制装置的功率设置点(P和Q)、功率变压器的抽头变换器和/或相位变换器位置；以及变量的状态(或相关)集合，如例如每一个AC和DC节点的电压幅值和相位；
在下面，给出网络系统组件的示范模型。
节点
AC节点可通过有功功率平衡等式和无功功率等式来建模。有功功率平衡能够通过下式来表达：
Figure BDA0002282857170000081
其中第一项关于从节点流入分支(线路、功率变压器和分流组件)的功率；第二项关于从连接到节点的发电机所耦合的有功功率；第三分量关于来自连接到节点的AC/DC转换器的功率；以及最后一个分量是总负载。
按照相同方式，可限定无功功率平衡：
Figure BDA0002282857170000082
对于DC节点，无功功率的平衡等式不存在，并且因此仅存在用于表示连接到节点的功率转换器和线路的节点的一个单一等式。
Figure BDA0002282857170000083
关于电压幅值和相位，对于每个AC节点，可限定下列不等式约束：
vn，AC，min≤vn，c≤vn，AC，max
-2π≤θn，c≤2n
发电机
发电机能力限定为具有下列极限(不等式约束)的表面(surface)，其中pgc和qgc是控制变量：
pg，min≤pg，c≤pg，max
qg，min≤qg，c≤qg，max
Figure BDA0002282857170000091
qg，c-mg，pospg，c-zg，pos≤0
-qg，c+mg，negpg，c+zg，neg≤0
分支
分支是能够按照基尔霍夫电路定律将电流从一个节点传递到另一个节点的一般无源组件。可使用具有PI方案的双重双极模型。这个模型能够有用地应用于高架线路、线缆、功率变压器(具有和没有抽头变换器和/或相移器)以及应用于DC高架线路和线缆。抽头变换器和相移器安装在节点“自”上，并且两者均可采用纯增益δ和复合旋转ejθ来建模。对于一般分支b，偶然性c以及将i限定为节点“自”并且将j限定为节点“至”有可能限定电流与电压(均按照复合/矩阵格式)之间的关系：
Figure BDA0002282857170000092
利用模型的对称性，具有ii下标的矩阵分量等于分量jj，以及按照相同方式，分量ij等于分量ji。开始于输入参数，有可能采用下列变换来写出描述双重双极的分量：
Figure BDA0002282857170000093
双重双极模型能够采用图3中所示的电路300来表示，所述电路300包括具有增益δ和复合旋转ejθ的电流源301、电阻rb 202、电抗xb 303、电纳bb/2 305和307以及电导gb/2304和307。
对于抽头变换器控制变量和/或对于相移器控制变量，下列不等式约束按照功率变压器的极限来限定：
θb，min≤θb，c≤θb，max
δb，min≤δb，c≤δb，max
通常，对于偶然性情况c，将υ限定为电压幅值并且将θ限定为节点i和j上的相位有可能将这些节点上流动的电流限定如下(通过实部和虚部)：
Figure BDA0002282857170000101
Figure BDA0002282857170000102
Figure BDA0002282857170000103
Figure BDA0002282857170000104
电流幅值的平方等于(不等式约束)：
Figure BDA0002282857170000105
Figure BDA0002282857170000106
由于抽头变换器和横向分量的存在，电流i的幅值的平方能够与电流j的幅值的平方是不同的。
按照相同方式，有可能采用下式来限定流经分支的有功和无功功率：
Figure BDA0002282857170000111
Figure BDA0002282857170000112
Figure BDA0002282857170000113
Figure BDA0002282857170000114
视在功率的平方能够计算如下(不等式约束)：
Figure BDA0002282857170000115
Figure BDA0002282857170000116
sij与sji之间的差产生分支内部的功率损耗。按照功率的正方向，有功和无功损耗能够计算为来自节点i-j和节点j-i的功率之和。特别是：
Figure BDA0002282857170000117
Figure BDA0002282857170000118
此外，对于每个分支，有可能限定与节点i和节点j之间的相位的偏差有关的极限。这个不等式约束通过下式来表示：
Δθbmin≤θi-θj≤Δθb，min
对于DC分支，仅考虑纵向电阻rb。在这种情况下，上式能够简化如下(不等式约束)：
Figure BDA0002282857170000119
Figure BDA00022828571700001110
Figure BDA00022828571700001111
Figure BDA00022828571700001112
功率则能够按照下列方式来表达(不等式约束)：
Figure BDA0002282857170000121
Figure BDA0002282857170000122
最后，能够计算分支内部的功率损耗：
Figure BDA0002282857170000123
转换器
转换器站是能够在两个方向上、即从AC电网到DC电网以及从DC电网到AC电网中传递功率的组件。转换器模型考虑AC端口与DC端口之间的功率平衡，其中损耗因功率电子装置引起。转换器能力限定为具有下列极限的表面：
ph，min≤ph，AC，c≤ph，max
qh，min≤qh，c≤qh，max
Figure BDA0002282857170000124
其中ph，AC，c和qh，c是控制变量。功率平衡等式按照下式写出。考虑转换器内部的损耗的状态变量ph，AC，c始终大于零。这意味着，来自AC侧或DC侧的功率必须为负(与负载相似)，以便供应损耗。
ph，AC，c+ph，DC，c+ph，loss，c＝0
功率损耗通过构成ih，AC，c与ph，loss，c之间的关系的经验公式来计算。每个转换器的α、β和γ参数来自二次模型。
Figure BDA0002282857170000125
为了对ih，AC，c求值，使用下列功率平衡等式，其中vh，AC，c是转换器所安装到的那个AC节点的电压幅值。
Figure BDA0002282857170000126
为了利用不同工作配置，对于每个转换器，有可能限定创建DC功率与DC电压之间的关系的四个操作模式。这些操作模式在图4中图示，图4示出DC功率/DC电压平面。工作配置能够是：
a)自由：不存在DC功率与电压之间的相关性。
b)下垂控制401：存在DC功率与DC电压之间的线性相关性。能够单独设置截距和斜率参数。
c)固定电压403：这意味着，DC电压幅值因DC功率设置点修改而没有变化。
d)固定功率402：这意味着，DC功率等级因DC电压幅值修改而没有变化。
此外，对于转换器被安装到的DC节点，限定节点是单极还是双极是强制性的。在双极限定的情况下，修改功率平衡等式，以便传递相同但具有减半电流值(双对称电压)的功率。对于双不对称电压，必需限定两个转换器和两个不同DC节点。

Claims (13)

1. 一种网络系统(100)，包括：
混合AC/DC电网，所述混合AC/DC电网包括
AC电网(101)；
DC电网(102)；
至少一个转换器(103)，所述至少一个转换器(103)配置成将所述AC电网(101)与所述DC电网(102)连接；
网络控制组件(104)，所述网络控制组件(104)配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来控制所述混合AC/DC电网(101，102，103)。
2.如权利要求1所述的网络系统(100)，其中所述非线性安全约束最优功率流模型包括N-k安全标准，其中k为正整数；并且其中所述N-k安全标准包括预防模式和/或校正模式。
3. 如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(100)，其中安全标准限定对下列变量中的至少一个的至少一个约束：有功功率、无功功率、电压幅值或相位、电流幅值或相位。
4. 如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(100)，其中所述混合AC/DC电网(101，102，103)还包括不同类型的多个电网组件；其中
所述电网组件的所述类型包括汇流条、线路、发电机、变压器、断路器、存储装置、分流器、AC/DC转换器或负载；并且其中
所述网络控制组件配置成估计通过所述混合AC/DC电网组件的状态变量所限定的所述混合AC/DC电网状态，以用于确定所述最优功率流。
5.如权利要求4所述的网络系统(100)，其中所述状态变量是复电压等级、功率流、变压器状态、断路器状态、发电机状态或转换器状态或者其组合。
6.如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(100)，其中所述网络控制组件(104)配置成通过控制变量来调整所述混合AC/DC电网状态以用于提供所述最优功率流；并且其中所述控制变量限定用于下列的设置点：发电机有功功率、发电机无功功率、转换器有功功率、和转换器无功功率、变压器抽头幅值或相位、柔性AC传输系统(FACTS)状态和存储控制。
7.如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(100)，其中所述网络控制组件(104)配置成应用用于负载(116)或可再生发电的统计模型，以用于预先确定所述最优功率流。
8.如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(100)，其中所述最优功率流基于优化标准，其中所述优化标准是下列中的一个：最小发电成本、最小损耗、最小电压角差、最小电压幅度偏差、AC电网(110)中的最小无功功率、或者最小再分派成本或者其组合或者最少数量的控制动作。
9.一种如前述权利要求中的任一项所述的网络系统(102)的网络控制组件(104)，所述网络控制组件(104)配置成通过应用全非线性安全约束最优功率流来控制混合AC/DC电网(101，102，103)。
10.一种用于控制如权利要求1至9中的任一项所述的网络系统(100)中的混合AC/DC电网(101，102，103)的方法(200)，所述方法包括下列步骤：
限定(201)优化标准的集合；
通过应用全非线性安全约束最优功率流模型来估计所述混合AC/DC电网(101，102，103)的状态变量；
按照全非线性安全约束最优功率流模型来调整(203)所述混合AC/DC电网(101，102，103)的控制变量；
其中所述优化标准的集合包括：最小发电成本、最小损耗、最小电压角差、最小电压幅度偏差、AC电网(110)中的最小无功功率或者最小再分派成本或者其组合或者最少数量的控制动作。
11. 如权利要求10所述的用于控制网络系统(100)中的混合AC/DC电网(101，102，103)的方法，其中：
估计所述混合AC/DC电网(101，102，103)的状态变量的步骤还包括应用统计负载模型；以及
调整所述混合AC/DC电网(101，102，103)的控制变量的步骤包括预先确定所述控制变量以用于提前优化所述功率流。
12.一种程序元素，所述程序元素在由网络控制组件(104)的处理器执行时指示混合AC/DC电网(101，102，103)执行如权利要求10或11中的任一项所述的步骤(201，202，203)。
13.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储如权利要求12所述的程序元素。
CN201911148359.2A 2018-11-21 2019-11-21 用于混合ac/dc电网的网络系统 Pending CN111211583A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18207443.5 2018-11-21
EP18207443.5A EP3657623A1 (en) 2018-11-21 2018-11-21 Network system for hybrid ac/dc grids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111211583A true CN111211583A (zh) 2020-05-29

Family

ID=64426704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911148359.2A Pending CN111211583A (zh) 2018-11-21 2019-11-21 用于混合ac/dc电网的网络系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200161871A1 (zh)
EP (1) EP3657623A1 (zh)
CN (1) CN111211583A (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN116826744B (zh) * 2023-08-28 2023-11-03 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院 交直流混合配电网灵活组网优化调度方法、系统及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104361247A (zh) * 2014-11-24 2015-02-18 国网河南省电力公司电力科学研究院 主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法
CN105550796A (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 中国电力科学研究院 一种自动产生电网规划候选线路集的方法
CN105703356A (zh) * 2015-12-15 2016-06-22 四川大学 电力系统多重故障后恢复系统安全的调度方法
CN106558876A (zh) * 2015-09-29 2017-04-05 中国电力科学研究院 一种交直流混合主动配电网的运行控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102983573B (zh) * 2012-11-09 2014-10-15 天津大学 基于安全域的安全约束经济调度方法
US9705336B2 (en) * 2013-11-14 2017-07-11 Abb Research Ltd. Method and apparatus for security constrained economic dispatch in hybrid power systems
GB201411004D0 (en) * 2014-06-20 2014-08-06 Univ Dublin Method for controlling power distribution
US9720390B2 (en) * 2014-06-29 2017-08-01 Utopus Insights, Inc. Reducing corrective actions in security-constrained optimal power flow via sparsity regularization
US9964980B2 (en) * 2014-08-14 2018-05-08 Bigwood Technology, Inc. Method and apparatus for optimal power flow with voltage stability for large-scale electric power systems
US20180158152A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 Carnegie Mellon University Methods and Software for Calculating Optimal Power Flow in an Electrical Power Grid and Utilizations of Same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104361247A (zh) * 2014-11-24 2015-02-18 国网河南省电力公司电力科学研究院 主从博弈的交直流混联电力系统主动防御策略制定方法
CN106558876A (zh) * 2015-09-29 2017-04-05 中国电力科学研究院 一种交直流混合主动配电网的运行控制方法
CN105550796A (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 中国电力科学研究院 一种自动产生电网规划候选线路集的方法
CN105703356A (zh) * 2015-12-15 2016-06-22 四川大学 电力系统多重故障后恢复系统安全的调度方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余秀月等: "含电压源换流器的交直流混联电网无功优化模型" *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200161871A1 (en) 2020-05-21
EP3657623A1 (en) 2020-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hannan et al. Advanced control strategies of VSC based HVDC transmission system: Issues and potential recommendations
Xiao et al. Improved analytical model for the study of steady state performance of droop-controlled VSC-MTDC systems
Qiu et al. Model-predictive-control-based flexible arc-suppression method for earth fault in distribution networks
Berggren et al. DC grid control through the pilot voltage droop concept—Methodology for establishing droop constants
Gwon et al. Mitigation of voltage unbalance by using static load transfer switch in bipolar low voltage DC distribution system
Majumder Aspect of voltage stability and reactive power support in active distribution
Golsorkhi et al. A secondary control method for voltage unbalance compensation and accurate load sharing in networked microgrids
AU2012216369A1 (en) Power conversion system and method
De Carne et al. Integrated voltage control and line congestion management in active distribution networks by means of smart transformers
Meah et al. A new simplified adaptive control scheme for multi-terminal HVDC transmission systems
Benasla et al. Power system security enhancement by HVDC links using a closed-loop emergency control
Abdelrahman et al. Optimal operation of multi-terminal soft open point to increase hosting capacity of distributed generation in medium voltage networks
Pipelzadeh et al. Corrective control with transient assistive measures: Value assessment for Great Britain transmission system
Rodriguez-Bernuz et al. Experimental validation of a single phase intelligent power router
Shen Model integration and control interaction analysis of AC/VSC HVDC system
CN111211583A (zh) 用于混合ac/dc电网的网络系统
Zhang et al. A medium voltage hybrid AC/DC distribution network and its economic evaluation
Jena et al. Distributed cooperative control for autonomous hybrid AC/DC microgrid clusters interconnected via back-to-back converter control
Giuntoli et al. Novel formulation of PTDF and LODF matrices for security constrained optimal power flow for hybrid AC and DC grids
Repo et al. ADINE-EU demonstration project of active distribution network
Ndreko et al. Transient stability analysis of an onshore power system with multi-terminal offshore VSC-HVDC transmission: A case study for the Netherlands
Pipelzadeh et al. An assessment of transient assistive measures using HVDC for special protection schemes: Case on the GB transmission system
Kylymchuk et al. Impact of linear regulator, installed in the electric grid of energy supply company, on power losses
Ye et al. Power shift‐based optimal corrective control for bipolar multi‐terminal high‐voltage direct current grid
Almassalkhi Optimization and Model-predictive Control for Overload Mitigation in Resilient Power Systems.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Swiss Baden

Applicant after: Hitachi energy Switzerland AG

Address before: Swiss Baden

Applicant before: ABB grid Switzerland AG

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240112

Address after: Zurich, SUI

Applicant after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Applicant before: Hitachi energy Switzerland AG