CN111697588A - 一种考虑ipfc控制模式的预防控制方法 - Google Patents

一种考虑ipfc控制模式的预防控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法。考虑IPFC的多种控制模式，利用IPFC各控制模式下的潮流计算迭代格式进行包含主、辅控模式的电力系统潮流计算；构建综合实用性与安全性的多目标优化函数，并给出电力系统和IPFC的运行约束；基于粒子群优化算法，实现电力系统的预防控制潮流优化。本发明可以充分挖掘IPFC的静态控制潜力，实现系统稳态运行时的潮流分布的优化，显著提高系统的实用性和静态安全水平。

Description

一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法
技术领域
本发明属于电力系统运行分析和稳定控制领域，特别涉及了一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法。
背景技术
近年来，随着国民用电需求的增加，输电网络的网架规模不断扩大、拓扑结构愈加复杂，导致输电线路的潮流分布不均，系统运行的安全性与稳定性受到挑战。线间潮流控制器(Interline Power Flow Controller,IPFC)是功能最为强大的综合型FACTS(FlexibleAC Transmission Systems,FACTS)设备之一，作为其主要功能，IPFC能够实现对多条线路潮流的精确调控，潮流优化效果显著，将其安装于电网，可以解决由于潮流分布不均而引起的输电瓶颈问题，提升电网的静态安全裕度。因此，IPFC具有巨大的研究潜力和深远的应用前景，为提高电网供电可靠性及安全性，研究含综合型FACTS的电力系统的潮流优化问题势在必行。
然而，发明人经调研发现，目前含IPFC的潮流优化研究存在两方面的不足：
1)目前研究的IPFC模型，只能实现以线路功率为控制目标的潮流计算，仅考虑定功率模式因而功能比较局限单一，而IPFC具有多种控制模式，还能够对母线电压幅值、母线电压相角、线路等效阻抗进行调节，可以根据实际需求，实现不同的调控功能。
2)目前研究缺少针对IPFC控制模式的预防控制优化。在实际运行中，更关注系统供电的连续性与可靠性，而以上文献均考虑在系统稳态运行情况下进行优化，未包含系统的N-1安全约束。除此之外，在预防控制中，不同的IPFC控制模式会影响系统N-1故障后的潮流分布，由于实际运行中IPFC难以检测远方的故障并及时快速调整其控制模式，应提前选择好IPFC的控制模式进行预防控制。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法，考虑IPFC的多种控制模式，包括主控路线下的阻抗补偿模式、相角调节模式、电压调节模式和定功率模式以及辅控线路下的定有功模式，利用IPFC各控制模式下的潮流计算迭代格式进行包含主、辅控模式的电力系统潮流计算；构建综合实用性与安全性的多目标优化函数，并给出电力系统和IPFC的运行约束；基于粒子群优化算法，实现电力系统的预防控制潮流优化。
进一步地，考虑IPFC控制模式的电力系统潮流计算的求解步骤：一方面，根据IPFC的注入功率，进行电力系统部分的潮流计算；另一方面，利用算得的系统状态量和给定的控制目标值，更新IPFC变流器的输出参数；其中，将潮流不平衡量和IPFC主、辅控目标差值合并成误差矩阵，用来判断潮流计算是否收敛。
进一步地，(a)对于阻抗补偿模式，串联变流器等效为一个补偿阻抗，使IPFC串联侧注入的电压与流过串联线路的电流比值始终等于目标值Zref不变，求得公共节点与附加节点之间的等效阻抗Zim：
Figure BDA0002528535100000021
其中，Vi∠θi、Vm∠θm分别为公共节点与主控线路附加节点的节点电压，Iim为公共节点与附加节点之间的电流；
如果满足第k次迭代后误差小于给定参数ε：
Figure BDA0002528535100000031
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，首先求得主控变流器等效电抗上的电压差
Figure BDA0002528535100000032
Figure BDA0002528535100000033
其中，Vj∠θj为主控线路末端的节点电压，Zmj为主控线路阻抗，Bc为主控线路并联电纳，Xseim为主控变流器的等效电抗，j为虚数单位；
将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure BDA0002528535100000034
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压的更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim的迭代格式如下：
Figure BDA0002528535100000035
其中，上标k和k+1分别表示第k次迭代值和第k+1次迭代值；
(b)对于相角调节模式，IPFC通过串联侧变流器控制附加节点与公共节点电压的相角差θmi等于目标值θref不变，同时保证公共节点电压幅值与附加节点的电压幅值相等；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000036
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure BDA0002528535100000037
Figure BDA0002528535100000038
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure BDA0002528535100000041
(c)对于电压调节模式，利用串联侧变流器使线路同时满足两个条件：控制主控线路附加节点的电压幅值等于目标值Vref不变，以及串联侧注入的电压相角与公共节点的电压相角相同；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000042
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure BDA0002528535100000043
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure BDA0002528535100000044
(d)对于定功率模式，即控制主控线路的有功、无功潮流Pmj、Qmj等于目标值Pmjref、Qmjref不变；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000045
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，Vseimp、Vseimq为以公共节点的电压方向为参考，对变流器输出电压Vseim做PQ分解的有功、无功分量幅值；
将Vseimp、Vseimq看作待求变量，需要满足如下约束：
Figure BDA0002528535100000051
Figure BDA0002528535100000052
基于第k次潮流计算的迭代结果，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure BDA0002528535100000053
Figure BDA0002528535100000054
(e)对于定有功模式，即控制辅控线路的有功潮流Pnk等于目标值Pnkref不变；如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000055
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需对IPFC输出参数进行修正；对辅控变流器输出电压Vsein进行PQ分解为Vseinp、Vseinq，根据功率关系求得：
Figure BDA0002528535100000056
其中，Vn∠θn为辅控线路附加节点的节点电压，Xsein为辅控变流器的等效电抗；
之后代入Vseinq求得Vseinp：
Figure BDA0002528535100000057
基于第k次潮流计算的迭代结果和Vseim (k+1)、θseim (k+1)，辅控变流器Vsein∠θsein迭代格式如下：
Figure BDA0002528535100000058
Figure BDA0002528535100000059
进一步地，所述多目标优化函数包括实用性目标函数和安全性目标函数；
所述实用性目标函数包括系统发电成本ECg和系统输电损耗ECl：
Figure BDA0002528535100000061
上式中，c2i,c1i,c0i为发电机i的发电成本系数，Pgi为发电机i的有功出力，Ng为系统发电机总数；
Figure BDA0002528535100000062
上式中，Nl为线路数，Gi为线路jk的电导，Vj∠θj和Vk∠θk为线路jk首端和末端的电压；
则实用性目标函数EC如下：
EC＝ECg+ηECl
上式中，η为价格常数，η>1；
所述安全性目标函数采用系统静态安全裕度MS：
Figure BDA0002528535100000063
其中，MSi为线路i的热稳定裕度：
Figure BDA0002528535100000064
MSi (c)为故障后线路i的热稳定裕度：
Figure BDA0002528535100000065
上式中，Si表示流过线路i的潮流，Sci表示该线路能够承受的热稳定极限容量，Si (c)表示故障后流过线路i的潮流，Nl表示系统线路总数，NC为故障集，Nc为故障数目，α1,α2分别为(0,1)范围内的权重系数；
则最终的多目标优化函数如下：
minF＝λ1·EC+λ2·MS
上式中，λ1和λ2为多目标规划的子函数权重，分别表示实用指标和安全指标在优化过程中的重要程度。
进一步地，所述电力系统和IPFC的运行约束包括等式约束和不等式约束；
由于IPFC注入功率的作用，对于任意节点，潮流等式约束为：
Figure BDA0002528535100000071
上式中，Pgi和Qgi分别为并联于节点i的发电机有功、无功出力；Pdi和Qdi分别为节点i的有功、无功负荷；Pijt和Qijt分别为节点i的附加有功、无功功率；Nb为系统节点数；Gij和Bij为线路ij的电导和电纳；
N-1故障后的潮流等式约束为：
Figure BDA0002528535100000072
上式中，(·)(c)表示故障后的变量；
为计及IPFC控制特性对潮流分布的影响，引入表征IPFC控制模式的变量X∈{1,2,3,4}；
X＝1代表IPFC主控变流器工作于阻抗控制模式，故障前后所控线路阻抗Zim、Zim (c)等于参考值Zref：
Figure BDA0002528535100000073
X＝2代表IPFC主控变流器工作于相角调节模式，故障前后所控线路相角等于参考值θref，且保持附加母线和接入母线的电压一致：
Figure BDA0002528535100000081
X＝3代表IPFC主控变流器工作于电压调节模式，故障前后IPFC所调节母线电压等于参考值Vref，且保持附加母线与接入母线相角一致：
Figure BDA0002528535100000082
X＝4代表IPFC主控变流器工作于定功率控制模式，故障前后所控线路潮流Pmj、Qmj、Pmj (c)、Qmj (c)等于参考值Pref+jQref：
Figure BDA0002528535100000083
关于IPFC辅控变流器，故障前后IPFC所调节线路有功潮流Pnk、Pnk (c)应等于参考值Pnkref：
Pnk＝Pnk (c)＝Pnkref
故障前后发电机控制策略不变，满足如下等式约束：
Figure BDA0002528535100000084
上式中，Vgi为PV节点i的母线电压幅值；
不等式约束：
Figure BDA0002528535100000085
上式中，Vi、Vi (c)为故障前后节点i的母线电压；Si、Si (c)为故障前后线路i的容量，下标min和max表示下限值和上限值；
Figure BDA0002528535100000091
上式中，Vse和θse为变流器输出电压幅值和相位，Iiσ为变流器流过电流的上限值，Pdcmax为交互有功的上限值，(·)*表示共轭。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明充分挖掘IPFC的静态控制潜力，优化系统稳态运行时的潮流分布，在优化过程中充分考虑IPFC控制模式对系统故障后潮流分布的影响，实现了系统运行参数与IPFC控制模式的共同择优，显著提高系统的实用性和静态安全水平。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明中IPFC的等效功率注入图；
图3是考虑IPFC控制模式的潮流计算流程图；
图4是变流器输出电压PQ分解图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出了一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法，如图1所示，具体步骤如下：
S1：正常运行及N-1故障下的含IPFC电力系统潮流计算
基于功率注入法的IPFC模型如图2所示，节点i、m、n的附加注入功率为：
Figure BDA0002528535100000092
Figure BDA0002528535100000101
Figure BDA0002528535100000102
其中，IPFC的主控线路为线路ij，辅控线路为ik；添加m、n作为附加虚拟节点；以防公式赘述，特作如下声明，Vse、θse(se＝seim,sein)为耦合串联变压器输出电压的幅值及相角，Vb、θb(b＝i,j,k,m,n)为相应节点电压幅值及相角，Xse为串联耦合变压器等效阻抗，gl、bl(l＝mj,nk)分别为线路等效电导、电纳，Iiσ、θiσ(σ＝m,n)分别为变流器流过的电流幅值与相角，Imj、Ink为受控线路的电流。
忽略变流器自身损耗，IPFC自身不产生或吸收有功，因此两变流器有功守恒：
Figure BDA0002528535100000103
IPFC能够实现多种控制功能，主控线路具备四种控制模式：阻抗补偿模式、相角调节模式、电压调节模式、定功率模式；对于辅控线路，变流器需维持直流母线电压稳定而不完全可控，主要有两种模式：定有功模式、定无功模式。实际运行中更关注有功指标，因此一般选用定有功模式。
涉及到考虑IPFC控制模式的电力系统潮流计算的求解流程为如图3所示：一部分根据IPFC的注入功率，进行电力系统部分的潮流计算；另一部分，利用算得的系统状态量和给定的控制目标值，更新IPFC变流器的输出参数。其中，将潮流不平衡量ΔP、ΔQ和IPFC主、辅控目标差值ΔM、ΔA合并成误差矩阵，用来判断程序是否收敛。其中，各控制模式的变流器输出电压迭代格式为计算关键。
对于主控线路：
(1)阻抗补偿模式
IPFC工作在阻抗补偿模式下，串联变流器等效为一个补偿阻抗，使IPFC串联侧注入的电压与流过串联线路的电流比值始终等于目标值Zref不变。可以求得mi之间的等效阻抗为：
Figure BDA0002528535100000111
如果满足第k次迭代后误差小于ε：
Figure BDA0002528535100000112
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，首先求得串联电抗上的电压差为：
Figure BDA0002528535100000113
其中，Bc为主控线路并联电纳。
为了加快收敛速度，将节点m与节点i之间的电压差的修正为：
Figure BDA0002528535100000114
基于第k次潮流计算的迭代结果，可以求得变流器输出电压的更新值，迭代格式如下所示：
Figure BDA0002528535100000115
(2)相角调节模式
对于相角调节模式，IPFC通过串联侧变流器控制节点m与节点i电压的相角差等于目标值θref不变，同时保证节点i电压幅值与节点m的电压幅值相等。
如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000116
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正。为了加快收敛速度，将节点m与节点i之间的电压差的修正为：
Figure BDA0002528535100000117
Figure BDA0002528535100000121
基于第k次潮流计算的迭代结果，结合式(7)可求变流器输出电压更新值，迭代格式如下所示：
Figure BDA0002528535100000122
(3)电压调节模式
IPFC电压调节模式利用串联侧变流器使线路同时满足两个条件：控制节点m的电压幅值等于目标值Vref不变，以及串联侧注入的电压相角与节点i的电压相角相同。如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000123
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正。为了加快收敛速度，将节点m与节点i之间的电压差的修正为：
Figure BDA0002528535100000124
基于第k次潮流计算的迭代结果，结合式(7)可求变流器输出电压更新值，迭代格式如下所示：
Figure BDA0002528535100000125
(4)定功率模式
IPFC的定功率模式，即控制主控线路mj的潮流等于目标值Pmjref、Qmjref不变。对于受控线路(line＝mj、nk)，其线路功率为：
Figure BDA0002528535100000126
Figure BDA0002528535100000127
如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000128
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正。以节点i的电压方向为参考，对变流器输出电压做PQ分解，如图4所示。虚线圆框内为输出电压调节范围，Vsemax为变流器输出电压最大值，Vseimp、Vseimq为有功、无功分量幅值。
对于主控线路，将式(17)-(18)按图4的方式进行PQ分解、三角分解，可得：
PmjXseim＝VmVseimqcosθmi-VmVseimp sinθmi-VmVisinθmi (20)
Figure BDA0002528535100000131
把式(20)-(21)联立，将Vseimp、Vseimq看作待求变量，可以得到：
Figure BDA0002528535100000132
Figure BDA0002528535100000133
基于第k次潮流计算的迭代结果，迭代格式如下所示：
Figure BDA0002528535100000134
Figure BDA0002528535100000135
对于辅控线路：
其定有功模式，即控制辅控线路nk的有功潮流等于目标值Pnkref不变。如果满足第k次迭代后满足：
Figure BDA0002528535100000136
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正。根据功率关系，将式(4)、式(17)联立，可以求得：
Figure BDA0002528535100000137
之后，对式(17)进行分解，代入Vseinq可以求得Vseinp：
Figure BDA0002528535100000138
基于第k次潮流计算的迭代结果和Vseim (k+1)、θseim (k+1)，迭代格式如下所示：
Figure BDA0002528535100000141
Figure BDA0002528535100000142
S2：建立适应度函数
适应度函数将综合考虑系统的实用性和安全性。
(1)实用性目标函数
本发明选取的实用性目标函数有两部分构成。一部分为系统的发电成本，表示为：
Figure BDA0002528535100000143
上式中，c2i,c1i,c0i为发电机i的发电成本系数，Pgi为发电机i的有功出力，Ng为系统发电机总数。
另一部分为系统的输电损耗，表示为：
Figure BDA0002528535100000144
上式中，Nl为线路数，Gi为线路jk的电导。
那么，引入价格常数η，实用目标函数EC可定义为：
EC＝ECg+ηECl (33)
(2)安全性目标函数
采用线路的静态安全裕度指标MSi对线路i的热稳定裕度进行衡量：
Figure BDA0002528535100000145
上式中，Si表示流过线路i的潮流，Sci表示该线路能够承受的热稳定极限容量。
类似地，故障后线路i的热稳定裕度MSi (c)为：
Figure BDA0002528535100000146
上式中，
Figure BDA0002528535100000151
表示故障后流过线路i的潮流。
那么，系统静态安全裕度MS可定义为：
Figure BDA0002528535100000152
上式中，Nl表示系统线路总数，NC为故障集，(·)(c)表示故障后的变量，Nc为故障数目，α1,α2分别为(0,1)范围内的权重系数。
综合考虑系统运行的实用性与安全性，可以得到最终的优化目标函数：
minF＝λ1·EC+λ2·MS (37)
上式中，λ1与λ2为多目标规划的子函数权重，前者表示实用指标在优化过程中的重要程度；后者表示安全指标在优化过程中的重要程度。
S3：确定优化变量
取IPFC控制模式X、IPFC控制目标Vref、θref、Pref、Qref及Zref、可调发电机电压Vg、发电机有功出力Pg为优化变量。
S4：确定约束条件
约束条件分为等式约束和不等式约束，利用S1的潮流计算满足等式约束，通过引入罚函数对不等式约束进行处理。
(1)等式约束。
由于IPFC注入功率的作用，对于任意节点，潮流等式约束修改为：
Figure BDA0002528535100000153
上式中，Pgi和Qgi分别为并联于节点i的发电机有功、无功出力；Pdi和Qdi分别为节点i的有功、无功负荷；Pijt和Qijt分别为节点i的附加有功、无功功率；Nb为系统节点数；Gij和Bij为线路ij的电导和电纳。
同理，(·)(c)表示故障后的变量，N-1故障后的潮流等式约束修改为：
Figure BDA0002528535100000161
为计及IPFC控制特性对潮流分布的影响，引入表征IPFC控制模式的变量X∈{1,2,3,4}。
X＝1代表IPFC主控变流器工作于阻抗控制模式，故障前后所控线路阻抗Zim、Zim (c)等于参考值Zref：
Figure BDA0002528535100000162
X＝2代表IPFC主控变流器工作于相角调节模式，故障前后所控线路相角等于参考值θref，且保持附加母线和接入母线的电压一致：
Figure BDA0002528535100000163
X＝3代表IPFC主控变流器工作于电压调节模式，故障前后IPFC所调节母线电压等于参考值Vref，且保持附加母线与接入母线相角一致：
Figure BDA0002528535100000164
X＝4代表IPFC主控变流器工作于定功率控制模式，故障前后所控线路潮流Pmj、Qmj、Pmj (c)、Qmj (c)等于参考值Pref+jQref；
Figure BDA0002528535100000165
关于IPFC辅控变流器，故障前后IPFC所调节线路有功潮流Pnk、Pnk (c)应等于参考值：
Pnk＝Pnk (c)＝Pnkref (44)
本发明研究预防控制，故障前后发电机控制策略不变，满足如下等式约束：
Figure BDA0002528535100000171
上式中，Vgi为PV节点i的的母线电压幅值。
(2)不等式约束
Figure BDA0002528535100000172
上式中，Vi、Vi (c)表示故障前后节点i的母线电压；Si、Si (c)表示故障前后线路i的容量。
运行过程中，IPFC的变流器还需要满足相应的不等式约束，如下所示：
Figure BDA0002528535100000173
上式中，Pdcmax、Vsemax、Iiσmax分别为变流器交互有功、输出电压幅值、流过电流的上限值。
S5：粒子速度与位置更新
在每次迭代过程中，粒子经过适应度计算，来对自身的速度和位置进行变换，迭代关系满足下式：
vij(k+1)＝wvij(k)+c1r1(lij(k)-xij(k))+c2r2(gi(k)-xij(k)) (48)
xij(k+1)＝xij(k)+vij(k+1) (49)
其中，vij(k)和xij(k)分别表示第k次迭代时，粒子i在变量j(1≤j≤N)上的速度和位置，vij(k+1)和xij(k+1)则为第k+1次迭代时，粒子i在变量j的速度和位置；lij(k)为第k次迭代时，粒子i在变量j的个体极值，gij(k)为第k次迭代时的在变量j的群体最优解；r1和r2是分布于[0,1]的随机值；c1和c2称为加速度因子，w为惯性权重。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种考虑IPFC控制模式的预防控制方法，其特征在于：考虑IPFC的多种控制模式，包括主控路线下的阻抗补偿模式、相角调节模式、电压调节模式和定功率模式以及辅控线路下的定有功模式，利用IPFC各控制模式下的潮流计算迭代格式进行包含主、辅控模式的电力系统潮流计算；构建综合实用性与安全性的多目标优化函数，并给出电力系统和IPFC的运行约束；基于粒子群优化算法，实现电力系统的预防控制潮流优化。
2.根据权利要求1所述考虑IPFC控制模式的预防控制方法，其特征在于：考虑IPFC控制模式的电力系统潮流计算的求解步骤：一方面，根据IPFC的注入功率，进行电力系统部分的潮流计算；另一方面，利用算得的系统状态量和给定的控制目标值，更新IPFC变流器的输出参数；其中，将潮流不平衡量和IPFC主、辅控目标差值合并成误差矩阵，用来判断潮流计算是否收敛。
3.根据权利要求1所述考虑IPFC控制模式的预防控制方法，其特征在于：
(a)对于阻抗补偿模式，串联变流器等效为一个补偿阻抗，使IPFC串联侧注入的电压与流过串联线路的电流比值始终等于目标值Zref不变，求得公共节点与附加节点之间的等效阻抗Zim：
Figure FDA0002528535090000011
其中，Vi∠θi、Vm∠θm分别为公共节点与主控线路附加节点的节点电压，Iim为公共节点与附加节点之间的电流；
如果满足第k次迭代后误差小于给定参数ε：
Figure FDA0002528535090000012
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，首先求得主控变流器等效电抗上的电压差
Figure FDA0002528535090000013
Figure FDA0002528535090000021
其中，Vj∠θj为主控线路末端的节点电压，Zmj为主控线路阻抗，Bc为主控线路并联电纳，Xseim为主控变流器的等效电抗，j为虚数单位；
将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure FDA0002528535090000022
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压的更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim的迭代格式如下：
Figure FDA0002528535090000023
其中，上标k和k+1分别表示第k次迭代值和第k+1次迭代值；
(b)对于相角调节模式，IPFC通过串联侧变流器控制附加节点与公共节点电压的相角差θmi等于目标值θref不变，同时保证公共节点电压幅值与附加节点的电压幅值相等；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure FDA0002528535090000024
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure FDA0002528535090000025
Figure FDA0002528535090000026
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure FDA0002528535090000027
(c)对于电压调节模式，利用串联侧变流器使线路同时满足两个条件：控制主控线路附加节点的电压幅值等于目标值Vref不变，以及串联侧注入的电压相角与公共节点的电压相角相同；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure FDA0002528535090000031
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，将附加节点与公共节点之间的电压差修正为：
Figure FDA0002528535090000032
基于第k次潮流计算的迭代结果，求得变流器输出电压更新值，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure FDA0002528535090000033
(d)对于定功率模式，即控制主控线路的有功、无功潮流Pmj、Qmj等于目标值Pmjref、Qmjref不变；
如果满足第k次迭代后满足：
Figure FDA0002528535090000034
则说明IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需要对IPFC输出参数进行修正，Vseimp、Vseimq为以公共节点的电压方向为参考，对变流器输出电压Vseim做PQ分解的有功、无功分量幅值；
将Vseimp、Vseimq看作待求变量，需要满足如下约束：
Figure FDA0002528535090000035
Figure FDA0002528535090000036
基于第k次潮流计算的迭代结果，主控变流器输出电压Vseim∠θseim迭代格式如下：
Figure FDA0002528535090000041
Figure FDA0002528535090000042
(e)对于定有功模式，即控制辅控线路的有功潮流Pnk等于目标值Pnkref不变；如果满足第k次迭代后满足：
Figure FDA0002528535090000043
则说明满足IPFC的控制目标满足收敛精度，否则需对IPFC输出参数进行修正；对辅控变流器输出电压Vsein进行PQ分解为Vseinp、Vseinq，根据功率关系求得：
Figure FDA0002528535090000044
其中，Vn∠θn为辅控线路附加节点的节点电压，Xsein为辅控变流器的等效电抗；
之后代入Vseinq求得Vseinp：
Figure FDA0002528535090000045
基于第k次潮流计算的迭代结果和Vseim (k+1)、θseim (k+1)，辅控变流器Vsein∠θsein迭代格式如下：
Figure FDA0002528535090000046
Figure FDA0002528535090000047
4.根据权利要求3所述考虑IPFC控制模式的预防控制方法，其特征在于：所述多目标优化函数包括实用性目标函数和安全性目标函数；
所述实用性目标函数包括系统发电成本ECg和系统输电损耗ECl：
Figure FDA0002528535090000051
上式中，c2i,c1i,c0i为发电机i的发电成本系数，Pgi为发电机i的有功出力，Ng为系统发电机总数；
Figure FDA0002528535090000052
上式中，Nl为线路数，Gi为线路jk的电导，Vj∠θj和Vk∠θk为线路jk首端和末端的电压；
则实用性目标函数EC如下：
EC＝ECg+ηECl
上式中，η为价格常数，η>1；
所述安全性目标函数采用系统静态安全裕度MS：
Figure FDA0002528535090000053
其中，MSi为线路i的热稳定裕度：
Figure FDA0002528535090000054
MSi (c)为故障后线路i的热稳定裕度：
Figure FDA0002528535090000055
上式中，Si表示流过线路i的潮流，Sci表示该线路能够承受的热稳定极限容量，Si (c)表示故障后流过线路i的潮流，Nl表示系统线路总数，NC为故障集，Nc为故障数目，α1,α2分别为(0,1)范围内的权重系数；
则最终的多目标优化函数如下：
minF＝λ1·EC+λ2·MS
上式中，λ1和λ2为多目标规划的子函数权重，分别表示实用指标和安全指标在优化过程中的重要程度。
5.根据权利要求3所述考虑IPFC控制模式的预防控制方法，其特征在于：所述电力系统和IPFC的运行约束包括等式约束和不等式约束；
由于IPFC注入功率的作用，对于任意节点，潮流等式约束为：
Figure FDA0002528535090000061
上式中，Pgi和Qgi分别为并联于节点i的发电机有功、无功出力；Pdi和Qdi分别为节点i的有功、无功负荷；Pijt和Qijt分别为节点i的附加有功、无功功率；Nb为系统节点数；Gij和Bij为线路ij的电导和电纳；
N-1故障后的潮流等式约束为：
Figure FDA0002528535090000062
上式中，(·)(c)表示故障后的变量；
为计及IPFC控制特性对潮流分布的影响，引入表征IPFC控制模式的变量X∈{1,2,3,4}；
X＝1代表IPFC主控变流器工作于阻抗控制模式，故障前后所控线路阻抗Zim、Zim (c)等于参考值Zref：
Figure FDA0002528535090000063
X＝2代表IPFC主控变流器工作于相角调节模式，故障前后所控线路相角等于参考值θref，且保持附加母线和接入母线的电压一致：
Figure FDA0002528535090000064
X＝3代表IPFC主控变流器工作于电压调节模式，故障前后IPFC所调节母线电压等于参考值Vref，且保持附加母线与接入母线相角一致：
Figure FDA0002528535090000071
X＝4代表IPFC主控变流器工作于定功率控制模式，故障前后所控线路潮流Pmj、Qmj、Pmj (c)、Qmj (c)等于参考值Pref+jQref：
Figure FDA0002528535090000072
关于IPFC辅控变流器，故障前后IPFC所调节线路有功潮流Pnk、Pnk (c)应等于参考值Pnkref：
Pnk＝Pnk (c)＝Pnkref
故障前后发电机控制策略不变，满足如下等式约束：
Figure FDA0002528535090000073
上式中，Vgi为PV节点i的母线电压幅值；
不等式约束：
Figure FDA0002528535090000074
上式中，Vi、Vi (c)为故障前后节点i的母线电压；Si、Si (c)为故障前后线路i的容量，下标min和max表示下限值和上限值；
Figure FDA0002528535090000075
上式中，Vse和θse为变流器输出电压幅值和相位，Iiσ为变流器流过电流的上限值，Pdcmax为交互有功的上限值，(·)*表示共轭。
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