CN111953003A - 柔性直流接入点的选址及容量计算方法 - Google Patents

柔性直流接入点的选址及容量计算方法 Download PDF

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CN111953003A CN202010838403.9A CN202010838403A CN111953003A CN 111953003 A CN111953003 A CN 111953003A CN 202010838403 A CN202010838403 A CN 202010838403A CN 111953003 A CN111953003 A CN 111953003A
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Abstract

本发明公开了一种柔性直流接入点的选址及容量计算方法，包括确定待分析电网范围并构建过载场景集合和过载线路集合；计算每一个过载场景中过载线路的权重因子从而得到所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度；计算位于每一个柔性直流接入点位置的VSC‑HVDC对所有过载线路的综合灵敏度；构建候选接入点集合；针对每一个候选接入点构建不同场景的多目标优化模型并求解，得到每一个候选接入点的容量配置结果；对候选接入点集合和候选接入点的容量配置结果进行评价得到最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果。本发明方法能够有效减少N‑1场景下交流线路的过载问题，而且可靠性高、效果较好。

Description

柔性直流接入点的选址及容量计算方法
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种柔性直流接入点的选址及容量计算方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
随着大规模风光发电等可再生能源大量接入电网，加上主动配电网分布式电源的广泛应用，该类能源的随机性和间歇性特性使得电网的源荷两侧呈现不确定性特征。这种不确定性，对电网的安全稳定运行带来了诸多影响。故而，研究电网在检修或者规划期间的安全可靠性，尤其是N-1问题显得尤为必要。当N-1故障发生后，电网中的器件或线路易发生重载或者过载。现有文献主要采用切负荷方法解决过载问题，该方法会造成用户缺电损失，影响供电可靠性。因此，有必要主动探索新技术，使之在解决N-1故障下过载问题的同时，能够降低或避免负荷损失。
考虑到VSC-HVDC由自关断开关器件构成，不仅可以方便地控制潮流方向，而且在电网故障时VSC-HVDC既可向故障区域提供有功功率的紧急支援，又可以提供无功功率补偿，从而改善系统的电压和功角稳定性。基于此，现今电网已经逐步开始采用VSC-HVDC来缓解N-1故障后的电网过载问题，从而进一步发挥HVDC的功效并扩展其应用范围。
由于HVDC的选址定容直接影响到直流输电的能量传输和各项调控功能，尤其HVDC在不同位置并网时，其对电网过载的调节能力也不同；同时HVDC的建设投入(场地、时间等)也对其工业推广应用有很大的影响，因此有必要对HVDC的选址定容问题进行深入研究。
目前，国内外学者在关于HVDC接入电网的选址定容问题上进行了一些研究。然而已有研究方法大多集中在多直流馈入的方面，并且主要针对稳定性指标多馈入短路比，附带考虑线损等其他因素。但是，现有的研究方法，其综合考虑的因素较少，而且选址定容的效果相对并不突出，从而严重制约了HVDC的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效减少N-1场景下交流线路的过载问题，而且可靠性高、效果较好的柔性直流接入点的选址及容量计算方法。
本发明提供的这种柔性直流接入点的选址及容量计算方法，包括如下步骤：
S1.确定待分析电网范围，计算待分析电网范围内所有的过载场景和过载线路，从而构建过载场景集合和过载线路集合；
S2.根据步骤S1构建的过载场景集合，计算每一个过载场景中过载线路的权重因子，从而得到待分析电网范围内所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度；
S3.根据步骤S2得到的权重因子和功率灵敏度，计算得到位于每一个柔性直流接入点位置的VSC-HVDC对所有过载线路的综合灵敏度；
S4.根据步骤S3得到的所有综合灵敏度，选取若干个综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成候选接入点集合；
S5.根据步骤S4得到的候选接入点集合，针对每一个候选接入点，构建不同场景的多目标优化模型并求解，从而得到每一个候选接入点的容量配置结果；
S6.对步骤S4确定的候选接入点集合和步骤S5得到的每一个候选接入点的容量配置结果进行评价，从而确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果。
步骤S1所述的计算待分析电网范围内所有的过载场景和过载线路，从而构建过载场景集合和过载线路集合，具体为采用如下步骤构建过载场景集合和过载线路集合：
A.采用如下算式计算支路负载率
Figure BDA0002640530800000037
Figure BDA0002640530800000031
式中
Figure BDA0002640530800000032
为线路k在工作场景s下的负载率；s为待分析电网范围内电网的任一工作场景；
Figure BDA0002640530800000033
为工作场景s下线路k的有功功率；
Figure BDA0002640530800000034
为线路k的热极限值；
B.根据步骤A计算得到的支路负载率
Figure BDA0002640530800000035
采用如下步骤构建过载线路集合：
若线路k在工作场景s下的负载率大于1，则判定线路k为过载线路，对应的工作场景s为过载场景；
若线路k在工作场景s下的负载率小于或等于1，则判定线路k为非过载线路，工作场景s为非过载场景。
步骤S2所述的根据步骤S1构建的过载场景集合，计算每一个过载场景中过载线路的权重因子，从而得到待分析电网范围内所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度，具体为采用如下步骤计算权重因子和功率灵敏度：
a.采用如下算式计算过载场景中过载线路的权重因子
Figure BDA0002640530800000036
Figure BDA0002640530800000041
式中
Figure BDA0002640530800000042
为在过载场景s中过载支路k的权重因子；
Figure BDA0002640530800000043
为在过载场景s中过载支路k的过载率且
Figure BDA0002640530800000044
Figure BDA0002640530800000045
为支路负载率；Ω为过载场景集合；ψ为过载线路集合；
b.采用如下算式计算功率灵敏度
Figure BDA0002640530800000046
Figure BDA0002640530800000047
式中
Figure BDA0002640530800000048
为接入点(m,n)在过载场景s中过载支路k的功率灵敏度；
Figure BDA0002640530800000049
为线路k的功率变化量；
Figure BDA00026405308000000410
为通过HVDC线路的功率变化。
步骤S3所述的根据步骤S2得到的权重因子和功率灵敏度，计算得到位于每一个柔性直流接入点位置的VSC-HVDC对所有过载线路的综合灵敏度，具体为采用算式
Figure BDA00026405308000000411
计算得到接入点(m,n)处的VSC-HVDC线路的综合灵敏度因子βmn；其中
Figure BDA00026405308000000412
为权重因子，
Figure BDA00026405308000000413
为功率灵敏度，Ω为过载场景集合，ψ为过载线路集合。
步骤S4所述的根据步骤S3得到的所有综合灵敏度，选取若干个综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成候选接入点集合，具体为对综合灵敏度由大到小进行排序，选取排名前若干位的综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成最终的候选接入点集合。
步骤S5所述的根据步骤S4得到的候选接入点集合，针对每一个候选接入点，构建不同场景的多目标优化模型并求解，从而得到每一个候选接入点的容量配置结果，具体为采用如下模型作为多目标优化模型：
min f(x)＝λG·f1(x)+λC·f2(x)
s.t.λG+λC＝1,λG≥0,λC≥0
Figure BDA0002640530800000051
Figure BDA0002640530800000052
Figure BDA0002640530800000053
Figure BDA0002640530800000054
Figure BDA0002640530800000055
Figure BDA0002640530800000056
Figure BDA0002640530800000057
Figure BDA0002640530800000058
式中f(x)为目标函数；λG和λC为计算权重；
Figure BDA0002640530800000059
Figure BDA00026405308000000510
为G的规范化结果且
Figure BDA00026405308000000511
Figure BDA00026405308000000512
Figure BDA00026405308000000513
为工作场景s下线路k的有功功率，
Figure BDA00026405308000000514
为VSC-HVDC链路的注入功率，
Figure BDA00026405308000000515
为功率灵敏度，
Figure BDA00026405308000000516
为线路k的热极限值；
Figure BDA00026405308000000517
Figure BDA00026405308000000518
为C的规范化结果且
Figure BDA00026405308000000519
Figure BDA00026405308000000520
Figure BDA00026405308000000521
为直流输电线路有功功率需求容量；Pgi为发电机的有功输出；Pdi为负荷需求的有功功率；Psi为交流系统从节点i向直流系统传输的有功功率；Ui为节点i的电压幅值；Uj为节点j的电压值；Gij为线路ij的电导；θij为节点i，j的电压相位角之差；Bij为线路ij的电纳；n为与节点i相连的节点j的个数；Qgi为发电机的无功输出；Qdi为负荷需求的无功功率；Qsi为交流系统从节点i向直流系统传输的无功功率；
Figure BDA00026405308000000522
为HVDC注入功率的下限值；
Figure BDA00026405308000000523
为HVDC注入功率的上限值；
Figure BDA00026405308000000524
为节点i的电压下限；
Figure BDA0002640530800000061
为节点i的电压上限；
Figure BDA0002640530800000062
为交流线路ij的电流下限；
Figure BDA0002640530800000063
为交流线路ij的电流上限；
Figure BDA0002640530800000064
为发电机的下限有功功率；
Figure BDA0002640530800000065
为发电机的上限有功功率；
Figure BDA0002640530800000066
为发电机的无功功率下限；
Figure BDA0002640530800000067
为发电机的无功功率上限；Φ为所有未过载支路的集合。
步骤S6所述的对步骤S4确定的候选接入点集合和步骤S5得到的每一个候选接入点的容量配置结果进行评价，从而确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果，具体为采用如下步骤确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果：
(1)采用如下算式确定HVDC的容量：
Figure BDA0002640530800000068
式中
Figure BDA0002640530800000069
为VSC-HVDC链路上有功功率的最终容量配置；s为第s种过载场景；Ω为所有过载场景集合；
(2)采用如下算式作为方案的评估指标Fs：
Figure BDA00026405308000000610
式中λG和λC为计算权重；
(3)采用如下算式作为最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果的原则：
Figure BDA00026405308000000611
本发明提供的这种柔性直流接入点的选址及容量计算方法，充分考虑了所有可能的单线支路故障的系统状态，设计了一种新的综合灵敏度因子，增加了对VSC-HVDC系统的接入点的候选方案的初步筛选环节，从而大大减少了后期优化过程中的计算量；合理进行VSC-HVDC接入点选址和容量配置，从而充分利用了柔性直流输电对过载场景的调控能力，从优化VSC-HVDC接入点选址的角度改善了电网N-1故障下的过载问题；同时考虑了安全性与容量配置两方面，能在缓解交流线路过载压力的同时尽可能降低容量，为柔性直流接入电网的选址定容规划提供了新的思路，扩展了VSC-HVDC的应用场景；因此，本发明方法能够有效减少N-1场景下交流线路的过载问题，而且可靠性高、效果较好。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法的实施例的系统结构示意图。
图3为本发明方法的实施例的VSC-HVDC位于不同接入点位置的综合灵敏度β因子的计算结果。
图4为本发明方法的各候选方案在不同场景下的最终评估指标(直方堆积图)和统一评估指标(折线图)计算结果示意图。
图5为本发明方法的候选方案在不同场景下的过载指标仿真结果。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种柔性直流接入点的选址及容量计算方法，包括如下步骤：
S1.确定待分析电网范围，计算待分析电网范围内所有的过载场景和过载线路，从而构建过载场景集合和过载线路集合；具体为采用如下步骤构建过载场景集合和过载线路集合：
A.采用如下算式计算支路负载率
Figure BDA0002640530800000071
Figure BDA0002640530800000072
式中
Figure BDA0002640530800000073
为线路k在工作场景s下的负载率；s为待分析电网范围内电网的任一工作场景；
Figure BDA0002640530800000081
为工作场景s下线路k的有功功率；
Figure BDA0002640530800000082
为线路k的热极限值；
B.根据步骤A计算得到的支路负载率
Figure BDA0002640530800000083
采用如下步骤构建过载线路集合：
若线路k在工作场景s下的负载率大于1，则判定线路k为过载线路，对应的工作场景s为过载场景；
若线路k在工作场景s下的负载率小于或等于1，则判定线路k为非过载线路，工作场景s为非过载场景；
S2.根据步骤S1构建的过载场景集合，计算每一个过载场景中过载线路的权重因子，从而得到待分析电网范围内所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度；具体为采用如下步骤计算权重因子和功率灵敏度：
a.采用如下算式计算过载场景中过载线路的权重因子
Figure BDA0002640530800000084
Figure BDA0002640530800000085
式中
Figure BDA0002640530800000086
为在过载场景s中过载支路k的权重因子；
Figure BDA0002640530800000087
为在过载场景s中过载支路k的过载率且
Figure BDA0002640530800000088
Figure BDA0002640530800000089
为支路负载率；Ω为过载场景集合；ψ为过载线路集合；
b.定义交流线路k的功率流变化与VSC-HVDC的功率流变化之比为功率灵敏度，用它来表征VSC-HVDC对电网中的交流支路k的潮流影响和功率调节能力；因此，采用如下算式计算功率灵敏度
Figure BDA00026405308000000810
Figure BDA00026405308000000811
式中
Figure BDA00026405308000000812
为接入点(m,n)在过载场景s中过载支路k的功率灵敏度；
Figure BDA00026405308000000813
为线路k的功率变化量；
Figure BDA00026405308000000814
为通过HVDC线路的功率变化；
S3.根据步骤S2得到的权重因子和功率灵敏度，计算得到位于每一个柔性直流接入点位置的VSC-HVDC对所有过载线路的综合灵敏度；
由于在高压直流输电线路的选址时，应综合考虑线路的整体过载情况，不能只考虑一条线路过载，也不能只考虑一个过载场景；为此，设计了一种综合灵敏度因子β，由于不同运行方式下的灵敏度不相同，在设计综合灵敏度因子时，测试了所有线路的N-1故障情况，并识别其中存在的所有线路过载场景，从而使所设计的综合灵敏度因子可以囊括多个不同过载场景的综合效果；
因此，在具体实施时，采用算式
Figure BDA0002640530800000091
计算得到接入点(m,n)处的VSC-HVDC线路的综合灵敏度因子βmn；其中
Figure BDA0002640530800000092
为权重因子，
Figure BDA0002640530800000093
为功率灵敏度，Ω为过载场景集合，ψ为过载线路集合；
βmn反映了当柔性直流线路连接于节点m与n之间时，位于该接入点的VSC-HVDC链路对过载场景集合Ω中所有过载场景的综合调节能力。在实际运用中，场景集合Ω、支路集合ψ由系统的网络拓扑结构决定，权重因子
Figure BDA0002640530800000095
主要与线路的传输功率、额定功率有关；而线路的传输功率主要由发电机出力和负荷的功率需求决定；灵敏度
Figure BDA0002640530800000094
与输电线路的阻抗有关；综上所述，影响该综合灵敏度因子βmn的主要因素是电网的拓扑结构，发电机出力，负荷功率需求，输电线路的额定功率以及输电线路的阻抗值；
S4.根据步骤S3得到的所有综合灵敏度，选取若干个综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成候选接入点集合；具体为对综合灵敏度由大到小进行排序，选取排名前若干位的综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成最终的候选接入点集合；
S5.根据步骤S4得到的候选接入点集合，针对每一个候选接入点，构建不同场景的多目标优化模型并求解，从而得到每一个候选接入点的容量配置结果；具体为采用如下模型作为多目标优化模型：
min f(x)＝λG·f1(x)+λC·f2(x)
s.t.λG+λC＝1,λG≥0,λC≥0
Figure BDA0002640530800000101
Figure BDA0002640530800000102
Figure BDA0002640530800000103
Figure BDA0002640530800000104
Figure BDA0002640530800000105
Figure BDA0002640530800000106
Figure BDA0002640530800000107
Figure BDA0002640530800000108
式中f(x)为目标函数；λG和λC为计算权重；
Figure BDA0002640530800000109
Figure BDA00026405308000001010
为G的规范化结果且
Figure BDA00026405308000001011
Figure BDA00026405308000001012
Figure BDA00026405308000001013
为工作场景s下线路k的有功功率，
Figure BDA00026405308000001014
为VSC-HVDC链路的注入功率，
Figure BDA00026405308000001015
为功率灵敏度，
Figure BDA00026405308000001016
为线路k的热极限值；
Figure BDA00026405308000001017
Figure BDA00026405308000001018
为C的规范化结果且
Figure BDA00026405308000001019
Figure BDA00026405308000001020
Figure BDA00026405308000001021
为直流输电线路有功功率需求容量；Pgi为发电机的有功输出；Pdi为负荷需求的有功功率；Psi为交流系统从节点i向直流系统传输的有功功率；Ui为节点i的电压幅值；Uj为节点j的电压值；Gij为线路ij的电导；θij为节点i，j的电压相位角之差；Bij为线路ij的电纳；n为与节点i相连的节点j的个数；Qgi为发电机的无功输出；Qdi为负荷需求的无功功率；Qsi为交流系统从节点i向直流系统传输的无功功率；
Figure BDA0002640530800000111
为HVDC注入功率的下限值；
Figure BDA0002640530800000112
为HVDC注入功率的上限值；
Figure BDA0002640530800000113
为节点i的电压下限；
Figure BDA0002640530800000114
为节点i的电压上限；
Figure BDA0002640530800000115
为交流线路ij的电流下限；
Figure BDA0002640530800000116
为交流线路ij的电流上限；
Figure BDA0002640530800000117
为发电机的下限有功功率；
Figure BDA0002640530800000118
为发电机的上限有功功率；
Figure BDA0002640530800000119
为发电机的无功功率下限；
Figure BDA00026405308000001110
为发电机的无功功率上限；Φ为所有未过载支路的集合；
在约束条件中，约束条件2和3为节点的有功功率、无功功率平衡约束；约束条件4为避免在减少当前过载线路的同时产生新的线路过载的线路过载约束；约束条件5为HVDC功率限制约束；约束条件6和7为节点电压和支路电流限幅约束；约束条件8和9是发电机的功率上下限约束；
S6.对步骤S4确定的候选接入点集合和步骤S5得到的每一个候选接入点的容量配置结果进行评价，从而确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果；具体为采用如下步骤确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果：
(1)采用如下算式确定HVDC的容量：
Figure BDA00026405308000001111
式中
Figure BDA00026405308000001113
为VSC-HVDC链路上有功功率的最终容量配置；s为第s种过载场景；Ω为所有过载场景集合；
(2)采用如下算式作为方案的评估指标Fs：
Figure BDA00026405308000001112
式中λG和λC为计算权重；
(3)采用如下算式作为最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果的原则：
Figure BDA0002640530800000121
以下结合一个实施例，对本发明方法进行进一步分析：
新英格兰电力系统的电网结构如图2所示。该测试系统由10台同步发电机、39条母线和46条连接母线的支路组成。在该电力系统中，考虑如何选择柔性直流(VSC-HVDC)的接入点并根据功率需求配置容量，以有效缓解电网N-1故障时的线路过载问题。该模型通常用于稳态潮流分析，适合用于检验本发明的实施效果。
线路过载场景辨识：
该电力系统共包含46条支路，除去会导致发电机断开停运的11种线路故障外，在这个仿真中总共考虑了35个N-1单线故障情况。根据每个支路的线路负荷，找出每个运行场景中的过载线路。在35个N-1方案中，辨识出9种过载场景(S1-S9)，每种过载场景的故障线路标识于图2；通过对过载场景集进行分析可得，辨识出的过载场景可分为三类：单线过载场景：场景S1、场景S3、场景S6、场景S9；双线过载场景：场景S4、场景S5、场景S8；以及多条线路过载场景：场景S2，场景S7；因此，将这9种过载场景作为典型的接入点选择和仿真验证场景，具有一定的代表性；
VSC-HVDC接入点的初步筛选：
如上所述，基于以上辨识结果，9种场景下共有有16条支路过载。当一个支路在不同的场景中过载时，它被视为两种线路过载情况。然后，根据所述的综合灵敏度因子，计算VSC-HVDC不同接入点对的β值，如图3所示。
由图3可以看出，图中亮度为16的区域对应着最大的β因子。其次，β三维曲线是关于主对角线对称的。这是因为VSC-HVDC有两个端点，接入点对(m，n)和(n，m)被理解为相同的位置，它们的β在数值上是相等的。此外，当m等于n时，意味着VSC-HVDC的两个接入点连接到同一个电网节点上，这没有实际意义，因此此时β的值是没有意义的。最后，从功率灵敏度的角度来看，如果直接连接发电机的母线只连接到一个母线上，那么这两个母线作为接入点对电网的影响是相同的，如母线10和32、母线23和36。因此，在图3中，他们的灰度值是相同的。于是，针对31到38号节点的任意节点，把它和与之相连接的节点归为同一接入点，不予单独考虑。
根据图3和上述分析，筛选出了最佳的10个综合灵敏度因子对应的VSC-HVDC接入电网的候选节点，作为候选接入点集：H1(23，10)、H2(24，10)、H3(14，10)、H4(21，10)、H5(15，10)、H6(22，10)、H7(16，10)、H8(19，10)、H9(20，10)、H10(17，10)。
VSC-HVDC接入点的确定及容量配置：
由于上文已经选出有效的候选位置，为了进一步确定VSC-HVDC的最终接入点，针对上一节所得的10种候选方案进行优化建模和深入分析。首先，本节采用遍历法对优化模型中的权重因子进行检验。通过比较分析，当权重分别为0.67和0.33时，可以更加有效地缓解过载，并合理降低容量配置。随后，建立了对应不同系统场景的多目标优化模型，基于CPLEX求解器可以得到各个场景下的最优解。基于所求解的结果，对候选方案进行评估和对比。
图4为候选方案在不同场景下的最终评估指标和统一评估指标。横坐标代表方案编号，纵坐标为评估指标的值。其中，一根直方堆积柱代表一种候选方案。一根直方堆积柱包含9个不同颜色的子直方柱，分别代表9种不同的场景。一个子直方柱的纵向高度代表一个候选方案在一个场景下的最终评估指标的值。从图中可看出，场景S7的过载指标是所有场景里面最大的，即S7的过载情况最严重。9个子直方柱垒在一起堆积成的一个直方总柱，总柱的高度构成的折线图代表该候选方案对应的统一评估指标。通过统一评估指标可以定量评估不同候选方案对所有典型场景的总体效果。图4中的折线图显示，候选方案H6的统一评估指标最小。综上所述，方案H6具有最佳的降过载能力和合理的容量配置。
图5将10种候选方案与无HVDC的方案进行比较，呈现和对比了各个候选方案在不同场景下的过载指标。从图中可得，在没有HVDC的方案下(带左向三角)，9种场景的过载指标始终大于其他方案，意味着无HVDC时电力系统的线路过载最为严重。10种候选位置中，方案H6(带×号)基本处于最低点。由于过载指标值越小，方案对过载的缓解能力越强。分析图3可看出，方案H6具有最小的过载指标(1.037)。因此，方案H6具有最佳的过载缓解能力。

Claims (7)

1.一种柔性直流接入点的选址及容量计算方法，包括如下步骤：
S1.确定待分析电网范围，计算待分析电网范围内所有的过载场景和过载线路，从而构建过载场景集合和过载线路集合；
S2.根据步骤S1构建的过载场景集合，计算每一个过载场景中过载线路的权重因子，从而得到待分析电网范围内所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度；
S3.根据步骤S2得到的权重因子和功率灵敏度，计算得到位于每一个柔性直流接入点位置的VSC-HVDC对所有过载线路的综合灵敏度；
S4.根据步骤S3得到的所有综合灵敏度，选取若干个综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成候选接入点集合；
S5.根据步骤S4得到的候选接入点集合，针对每一个候选接入点，构建不同场景的多目标优化模型并求解，从而得到每一个候选接入点的容量配置结果；
S6.对步骤S4确定的候选接入点集合和步骤S5得到的每一个候选接入点的容量配置结果进行评价，从而确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果。
2.根据权利要求1所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S1所述的计算待分析电网范围内所有的过载场景和过载线路，从而构建过载场景集合和过载线路集合，具体为采用如下步骤构建过载场景集合和过载线路集合：
A.采用如下算式计算支路负载率
Figure FDA0002640530790000011
Figure FDA0002640530790000012
式中
Figure FDA0002640530790000021
为线路k在工作场景s下的负载率；s为待分析电网范围内电网的任一工作场景；
Figure FDA0002640530790000022
为工作场景s下线路k的有功功率；
Figure FDA0002640530790000023
为线路k的热极限值；
B.根据步骤A计算得到的支路负载率
Figure FDA0002640530790000024
采用如下步骤构建过载线路集合：
若线路k在工作场景s下的负载率大于1，则判定线路k为过载线路，对应的工作场景s为过载场景；
若线路k在工作场景s下的负载率小于或等于1，则判定线路k为非过载线路，工作场景s为非过载场景。
3.根据权利要求2所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S2所述的根据步骤S1构建的过载场景集合，计算每一个过载场景中过载线路的权重因子，从而得到待分析电网范围内所有柔性直流接入点位置对过载线路的功率灵敏度，具体为采用如下步骤计算权重因子和功率灵敏度：
a.采用如下算式计算过载场景中过载线路的权重因子
Figure FDA0002640530790000025
Figure FDA0002640530790000026
式中
Figure FDA0002640530790000027
为在过载场景s中过载支路k的权重因子；
Figure FDA0002640530790000028
为在过载场景s中过载支路k的过载率且
Figure FDA0002640530790000029
Figure FDA00026405307900000210
为支路负载率；Ω为过载场景集合；ψ为过载线路集合；
b.采用如下算式计算功率灵敏度
Figure FDA00026405307900000211
Figure FDA00026405307900000212
式中
Figure FDA00026405307900000213
为接入点(m,n)在过载场景s中过载支路k的功率灵敏度；
Figure FDA00026405307900000214
为线路k的功率变化量；
Figure FDA00026405307900000215
为通过HVDC线路的功率变化。
4.根据权利要求3所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S2得到的权重因子和功率灵敏度，计算得到位于每一个柔性直流接入点位置的VSC-HVDC对所有过载线路的综合灵敏度，具体为采用算式
Figure FDA0002640530790000031
计算得到接入点(m,n)处的VSC-HVDC线路的综合灵敏度因子βmn；其中
Figure FDA0002640530790000032
为权重因子，
Figure FDA0002640530790000033
为功率灵敏度，Ω为过载场景集合，ψ为过载线路集合。
5.根据权利要求4所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S4所述的根据步骤S3得到的所有综合灵敏度，选取若干个综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成候选接入点集合，具体为对综合灵敏度由大到小进行排序，选取排名前若干位的综合灵敏度值所对应的柔性直流接入点位置，构成最终的候选接入点集合。
6.根据权利要求1～5之一所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S5所述的根据步骤S4得到的候选接入点集合，针对每一个候选接入点，构建不同场景的多目标优化模型并求解，从而得到每一个候选接入点的容量配置结果，具体为采用如下模型作为多目标优化模型：
min f(x)＝λG·f1(x)+λC·f2(x)
s.t.λG+λC＝1,λG≥0,λC≥0
Figure FDA0002640530790000034
Figure FDA0002640530790000035
Figure FDA0002640530790000036
Figure FDA0002640530790000037
Figure FDA0002640530790000041
Figure FDA0002640530790000042
Figure FDA0002640530790000043
Figure FDA0002640530790000044
式中f(x)为目标函数；λG和λC为计算权重；
Figure FDA0002640530790000045
Figure FDA0002640530790000046
为G的规范化结果且
Figure FDA0002640530790000047
Figure FDA0002640530790000048
为工作场景s下线路k的有功功率，
Figure FDA0002640530790000049
为VSC-HVDC链路的注入功率，
Figure FDA00026405307900000410
为功率灵敏度，
Figure FDA00026405307900000411
为线路k的热极限值；
Figure FDA00026405307900000412
Figure FDA00026405307900000413
为C的规范化结果且
Figure FDA00026405307900000414
Figure FDA00026405307900000415
为直流输电线路有功功率需求容量；Pgi为发电机的有功输出；Pdi为负荷需求的有功功率；Psi为交流系统从节点i向直流系统传输的有功功率；Ui为节点i的电压幅值；Uj为节点j的电压值；Gij为线路ij的电导；θij为节点i，j的电压相位角之差；Bij为线路ij的电纳；n为与节点i相连的节点j的个数；Qgi为发电机的无功输出；Qdi为负荷需求的无功功率；Qsi为交流系统从节点i向直流系统传输的无功功率；
Figure FDA00026405307900000416
为HVDC注入功率的下限值；
Figure FDA00026405307900000417
为HVDC注入功率的上限值；
Figure FDA00026405307900000418
为节点i的电压下限；
Figure FDA00026405307900000419
为节点i的电压上限；
Figure FDA00026405307900000420
为交流线路ij的电流下限；
Figure FDA00026405307900000421
为交流线路ij的电流上限；
Figure FDA00026405307900000422
为发电机的下限有功功率；
Figure FDA00026405307900000423
为发电机的上限有功功率；
Figure FDA00026405307900000424
为发电机的无功功率下限；
Figure FDA00026405307900000425
为发电机的无功功率上限；Φ为所有未过载支路的集合。
7.根据权利要求6所述的柔性直流接入点的选址及容量计算方法，其特征在于步骤S6所述的对步骤S4确定的候选接入点集合和步骤S5得到的每一个候选接入点的容量配置结果进行评价，从而确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果，具体为采用如下步骤确定最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果：
(1)采用如下算式确定HVDC的容量：
Figure FDA0002640530790000051
式中
Figure FDA0002640530790000052
为VSC-HVDC链路上有功功率的最终容量配置；s为第s种过载场景；Ω为所有过载场景集合；
(2)采用如下算式作为方案的评估指标Fs：
Figure FDA0002640530790000053
式中λG和λC为计算权重；
(3)采用如下算式作为最终的柔性直流接入点的选址结果及容量配置结果的原则：
Figure FDA0002640530790000054
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113473574A (zh) * 2021-06-30 2021-10-01 北京小米移动软件有限公司 无线局域网连接方法、装置、存储介质以及电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108418255A (zh) * 2018-03-01 2018-08-17 中国电力科学研究院有限公司 一种适用于含高渗透率新能源的特高压直流外送电网规划方法及系统
CN108493976A (zh) * 2018-02-28 2018-09-04 中国电力科学研究院有限公司 一种应用于柔性直流背靠背装置落点选择及容量配置的方法及系统
WO2020042307A1 (zh) * 2018-08-30 2020-03-05 山东大学 一种交直流大电网连锁故障快速搜索方法及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108493976A (zh) * 2018-02-28 2018-09-04 中国电力科学研究院有限公司 一种应用于柔性直流背靠背装置落点选择及容量配置的方法及系统
CN108418255A (zh) * 2018-03-01 2018-08-17 中国电力科学研究院有限公司 一种适用于含高渗透率新能源的特高压直流外送电网规划方法及系统
WO2020042307A1 (zh) * 2018-08-30 2020-03-05 山东大学 一种交直流大电网连锁故障快速搜索方法及系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GORAN GRDENIĆ: "Comparative Analysis on Small-Signal Stability of Multi-Infeed VSC HVDC System With Different Reactive Power Control Strategies", 《IEEE ACCESS》 *
YANG ZHOU: "Optimal Power Setting based on Voltage Angle Controller for VSC-HVDC in Hybrid AC and DC Power Systems", 《IECON 2019 - 45TH ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY》 *
卞志鹏: "柔性直流送出的海上风电场接入点选择方法", 《高电压技术》 *
唐晓骏: "应用于城市电网分区互联的柔性直流容量和选点配置方法", 《电网技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113473574A (zh) * 2021-06-30 2021-10-01 北京小米移动软件有限公司 无线局域网连接方法、装置、存储介质以及电子设备
CN113473574B (zh) * 2021-06-30 2024-06-11 北京小米移动软件有限公司 无线局域网连接方法、装置、存储介质以及电子设备

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