CN112039077B - 一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法 - Google Patents

一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法 Download PDF

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CN112039077B CN202010869568.2A CN202010869568A CN112039077B CN 112039077 B CN112039077 B CN 112039077B CN 202010869568 A CN202010869568 A CN 202010869568A CN 112039077 B CN112039077 B CN 112039077B
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Abstract

本发明提出了一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法。所述方法包括，通过获取送端电网直流闭锁故障前与故障后电网相关数据；构建送端电网直流故障后有功无功综合优化数学模型；利用内点法对模型求解，得到满足约束条件的有功无功出力最优解；根据优化结果确定送端电网直流故障后系统内发电机有功无功出力调整量以及无功补偿装置出力调整量。本发明将有功和无功同时做优化，不但可以实现系统直流闭锁故障后有功频率调整，同时考虑了电压优化控制约束，避免了系统有功调整后可能出现的电压越限现象。本发明综合考虑了系统运行经济性和安全性要求，易于实现且准确度高，是一种实用的考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法。

Description

一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法
技术领域
本发明涉及电力系统运行优化技术领域，特别涉及一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法。
背景技术
由于资源分布不均，地域发展不平衡，大规模新能源经特高压直流外送是当前新能源送出的优选方案。高比例新能源接入经特高压直流外送在带来巨大经济效益的同时，降低了电网的可控性，改变了送端交流系统的稳定特性，送端交流系统易出现一系列频率稳定和电压稳定问题。
当特高压直流发生闭锁故障，直流功率外送通道阻断，送端系统出现发电功率过剩，引发送端系统频率升高。为调整系统频率恢复到正常运行范围内，需要对送端系统的发电功率实施调整。然而如果只进行送端系统的有功功率调整，虽然可以满足系统频率调整控制的要求，但由于有功调整后高电压等级的交流输电线路潮流轻载，线路充电电容会释放大量无功功率，可能引发局部系统出现稳态过电压现象。
发明人在研究中发现，目前多将有功优化用于系统频率调整中，在进行有功优化时未考虑电压稳定约束以及无功潮流的影响，系统经济性和安全性未能很好兼顾。因此需要研究一种考虑电压优化控制约束的系统有功频率调整方法，以系统运行经济性最优为目标，在满足有功频率调整要求的同时，避免系统出现电压越限现象。
发明内容
本发明提出一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法，在有功频率调整中考虑电压安全约束，将有功和无功同时进行优化，不但可以实现系统直流闭锁故障后有功频率调整，同时避免了系统有功调整后出现的过电压现象。综合考虑了系统运行经济性和安全性要求。
本发明技术方案提供一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1：获取送端电网系统内发电机出力上下限、送端电网系统内无功补偿装置出力上下限、送端电网系统内节点的电压上下限、送端电网系统内支路的潮流上下限，并获取直流闭锁故障前发电机出力、无功补偿装置出力、直流输送功率以及直流闭锁故障后直流输送功率；
步骤2：通过送端电网系统内发电成本、送端电网系统内有功网损构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标，通过节点潮流方程约束、系统有功频率约束、节点电压上下限约束、发电机有功无功出力上下限约束、无功补偿装置出力上下限约束、线路潮流上下限约束构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的约束条件；
步骤3：结合送端电网直流故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标以及约束条件，通过内点法优化求解得到送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解；
步骤4：根据送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解，分别计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量、发电机无功出力调整量、无功补偿装置出力调整量。
作为优选，步骤1所述送端电网系统内发电机出力上下限为：
送端电网系统内第i台发电机有功出力上限为
Figure BDA0002650667710000021
送端电网系统内第i台发电机有功出力下限为
Figure BDA0002650667710000022
i∈[1,NG]，NG为送端电网系统内发电机的数量；
送端电网系统内第i台发电机无功出力上限为
Figure BDA0002650667710000023
送端电网系统内第i台发电机无功出力下限为
Figure BDA0002650667710000024
步骤1所述送端电网系统内无功补偿装置出力上下限为：
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限为
Figure BDA0002650667710000025
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限为
Figure BDA0002650667710000026
j∈[1,NC]，NC为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
步骤1所述送端电网系统内节点的电压上下限为：
送端电网系统内第n个节点的电压上限为
Figure BDA0002650667710000027
送端电网系统内第n个节点的电压下限为
Figure BDA0002650667710000028
n∈[1,NN]，NN为送端电网系统内节点的数量；
步骤1所述送端电网系统内支路的潮流上下限为：
送端电网系统内第l条支路的潮流上限为
Figure BDA0002650667710000029
送端电网系统内第l条支路的潮流下限为
Figure BDA0002650667710000031
l∈[1,NL]，NL为送端电网系统内支路的数量；
步骤1所述获取直流闭锁故障前发电机出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的有功出力为
Figure BDA0002650667710000032
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的无功出力为
Figure BDA0002650667710000033
步骤1所述获取直流闭锁故障前无功补偿装置出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力为
Figure BDA0002650667710000034
步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率为
Figure BDA0002650667710000035
步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率为
Figure BDA0002650667710000036
作为优选，步骤2所述送端电网系统内优化目标为：
min[f1,f2]
其中，f1表示步骤2所述送端电网系统内发电成本，f2表示步骤2所述送端电网系统内有功网损；
Figure BDA0002650667710000037
Figure BDA0002650667710000038
其中，NG为送端电网系统内发电机的数量；PG,i为送端电网系统内第i台发电机的有功出力；ai为送端电网系统内第i台发电机的第一经济参数；bi为送端电网系统内第i台发电机的第二经济参数；ci为送端电网系统内第i台发电机的固定成本参数；NN为送端电网系统内节点的数量；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；θm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的电压相角差；
步骤2所述所述节点潮流方程约束为：
Figure BDA0002650667710000041
Figure BDA0002650667710000042
其中，PG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入有功功率；QG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入无功功率；PL,m为送端电网系统内第m个节点上的有功负荷；QL,m为送端电网系统内第m个节点上的无功负荷；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Bm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电纳；
步骤2所述所述系统有功频率约束为：
Figure BDA0002650667710000043
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；KG,i为送端电网系统内第i台发电机的频率调节系数；Δfmax为送端电网系统内所允许的最大频率偏差；ΔPdc为送端电网系统内直流闭锁故障后输送功率的变化量，
Figure BDA0002650667710000044
Figure BDA0002650667710000045
为步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率；
Figure BDA0002650667710000046
为步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率；
步骤2所述所述节点电压上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000047
其中，NN为送端电网系统内节点个数；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；
Figure BDA0002650667710000048
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压上限；
Figure BDA0002650667710000049
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压下限；
步骤2所述所述发电机有功无功出力上下限约束为：
Figure BDA00026506677100000410
Figure BDA00026506677100000411
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；PG,i为送端电网系统内第i台发电机有功出力；QG,i为送端电网系统内第i台发电机无功出力；
Figure BDA00026506677100000412
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机有功出力上限；
Figure BDA0002650667710000051
为步骤1所所述送端电网系统内第i台发电机有功出力下限；
Figure BDA0002650667710000052
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力上限；
Figure BDA0002650667710000053
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力下限；
步骤2所述所述无功补偿装置出力上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000054
其中，NC为系统中无功补偿装置个数；QC,j为送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力；
Figure BDA0002650667710000055
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限；
Figure BDA0002650667710000056
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限；
步骤2所述所述线路潮流上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000057
其中，NL为送端电网系统内支路的数量；Sl为送端电网系统内第l条支路的潮流；
Figure BDA0002650667710000058
为送端电网系统内第l条支路的潮流上限；
Figure BDA0002650667710000059
为送端电网系统内第l条支路的潮流下限。
作为优选，步骤3所述送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解为：
优化后第i台发电机的有功出力即
Figure BDA00026506677100000510
优化后第i台发电机的无功出力即
Figure BDA00026506677100000511
优化后第j台无功补偿装置的出力即
Figure BDA00026506677100000512
i∈[1,NG]，NG为送端电网系统内发电机的数量，j∈[1,NC]，NC为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
作为优选，步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量为：
Figure BDA00026506677100000513
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机无功出力调整量为：
Figure BDA00026506677100000514
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内无功补偿装置出力调整量为：
Figure BDA0002650667710000061
其中，ΔPG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的有功调整量，ΔQG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的无功调整量，ΔQC,j为送端电网系统内直流故障后第j台无功补偿装置的出力调整量；
Figure BDA0002650667710000062
为优化后第i台发电机的有功出力；
Figure BDA0002650667710000063
为优化后第i台发电机的无功出力；
Figure BDA0002650667710000064
为优化后第j台无功补偿装置的出力；
Figure BDA0002650667710000065
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的有功出力，
Figure BDA0002650667710000066
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的无功出力，
Figure BDA0002650667710000067
为送端电网系统内直流闭锁故障前第j台无功补偿装置的出力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法，通过建立以发电成本最小，有功网损最小为目标的送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型，综合考虑了系统潮流约束，系统有功频率约束，节点电压上下限约束，发电机有功、无功出力上下限约束，无功补偿装置出力上下限约束，以及线路潮流上下限约束；利用内点法程序对模型求解，得到满足约束条件的有功无功出力大小；再根据优化结果确定送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量，发电机无功出力调整量以及无功补偿装置出力调整量。
本发明综合考虑了系统运行经济性和安全性要求，将有功和无功同时做优化，不但可以实现系统直流闭锁故障后有功频率调整，同时考虑电压优化控制约束，避免了系统有功调整后可能出现的电压越限现象。本发明所提及的内点法算法用于系统优化模型求解已为成熟方法，易于实现且准确度高，是一种实用的考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法。
附图说明
图1：为本发明方法流程图；
图2：为本发明实施例中所采用的三机九节点系统结构图；
图3：为本发明实施例中仿真输出迭代结果。
具体实施方式
下面将结合附图和实例，对本发明内容进一步描述说明，便于本领域技术人员更好地理解本发明中的技术方案。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本发明方法流程图，本发明的实施选用IEEE 9 Bus三机九节点系统作为数据基础，在节点5修改接入直流输电系统，在节点4新增接入无功补偿装置，以修改后的三机九节点系统作为具体实施例，直流系统发生双极闭锁故障为例进行算例分析，该系统结构图如图2所示。
一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法，具体实现步骤包括：
步骤1：获取送端电网系统内发电机出力上下限、送端电网系统内无功补偿装置出力上下限、送端电网系统内节点的电压上下限、送端电网系统内支路的潮流上下限，并获取直流闭锁故障前发电机出力、无功补偿装置出力、直流输送功率以及直流闭锁故障后直流输送功率；
步骤1所述送端电网系统内发电机出力上下限为：
送端电网系统内第i台发电机有功出力上限为
Figure BDA0002650667710000071
送端电网系统内第i台发电机有功出力下限为
Figure BDA0002650667710000072
i∈[1,NG]，NG＝3为送端电网系统内发电机的数量；
送端电网系统内第i台发电机无功出力上限为
Figure BDA0002650667710000073
送端电网系统内第i台发电机无功出力下限为
Figure BDA0002650667710000074
步骤1所述送端电网系统内无功补偿装置出力上下限为：
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限为
Figure BDA0002650667710000075
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限为
Figure BDA0002650667710000076
j∈[1,NC]，NC＝1为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
步骤1所述送端电网系统内节点的电压上下限为：
送端电网系统内第n个节点的电压上限为
Figure BDA0002650667710000077
送端电网系统内第n个节点的电压下限为
Figure BDA0002650667710000078
n∈[1,NN]，NN＝9为送端电网系统内节点的数量；
步骤1所述送端电网系统内支路的潮流上下限为：
送端电网系统内第l条支路的潮流上限为
Figure BDA0002650667710000079
送端电网系统内第l条支路的潮流下限为
Figure BDA0002650667710000081
l∈[1,NL]，NL＝9为送端电网系统内支路的数量；
步骤1所述获取直流闭锁故障前发电机出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的有功出力为
Figure BDA0002650667710000082
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的无功出力为
Figure BDA0002650667710000083
步骤1所述获取直流闭锁故障前无功补偿装置出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力为
Figure BDA0002650667710000084
步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率为
Figure BDA0002650667710000085
步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率为
Figure BDA0002650667710000086
步骤2：通过送端电网系统内发电成本、送端电网系统内有功网损构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标，通过节点潮流方程约束、系统有功频率约束、节点电压上下限约束、发电机有功无功出力上下限约束、无功补偿装置出力上下限约束、线路潮流上下限约束构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的约束条件；
步骤2所述送端电网系统内优化目标为：
min[f1,f2]
其中，f1表示步骤2所述送端电网系统内发电成本，f2表示步骤2所述送端电网系统内有功网损；
Figure BDA0002650667710000087
Figure BDA0002650667710000088
其中，NG为送端电网系统内发电机的数量；PG,i为送端电网系统内第i台发电机的有功出力；ai为送端电网系统内第i台发电机的第一经济参数；bi为送端电网系统内第i台发电机的第二经济参数；ci为送端电网系统内第i台发电机的固定成本参数；NN为送端电网系统内节点的数量；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；θm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的电压相角差；
步骤2所述所述节点潮流方程约束为：
Figure BDA0002650667710000091
Figure BDA0002650667710000092
其中，PG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入有功功率；QG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入无功功率；PL,m为送端电网系统内第m个节点上的有功负荷；QL,m为送端电网系统内第m个节点上的无功负荷；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Bm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电纳；
步骤2所述所述系统有功频率约束为：
Figure BDA0002650667710000093
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；KG,i为送端电网系统内第i台发电机的频率调节系数；Δfmax为送端电网系统内所允许的最大频率偏差，实施例中Δfmax设置为0.5Hz；ΔPdc为送端电网系统内直流闭锁故障后输送功率的变化量，
Figure BDA0002650667710000094
Figure BDA0002650667710000095
为步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率；
Figure BDA0002650667710000096
为步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率，ΔPdc＝125MW；
步骤2所述所述节点电压上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000097
其中，NN为送端电网系统内节点个数；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；
Figure BDA0002650667710000098
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压上限；
Figure BDA0002650667710000099
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压下限；
步骤2所述所述发电机有功无功出力上下限约束为：
Figure BDA00026506677100000910
Figure BDA00026506677100000911
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；PG,i为送端电网系统内第i台发电机有功出力；QG,i为送端电网系统内第i台发电机无功出力；
Figure BDA0002650667710000101
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机有功出力上限；
Figure BDA0002650667710000102
为步骤1所所述送端电网系统内第i台发电机有功出力下限；
Figure BDA0002650667710000103
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力上限；
Figure BDA0002650667710000104
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力下限；
步骤2所述所述无功补偿装置出力上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000105
其中，NC为系统中无功补偿装置个数；QC,j为送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力；
Figure BDA0002650667710000106
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限；
Figure BDA0002650667710000107
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限；
步骤2所述所述线路潮流上下限约束为：
Figure BDA0002650667710000108
其中，NL为送端电网系统内支路的数量；Sl为送端电网系统内第l条支路的潮流；
Figure BDA0002650667710000109
为送端电网系统内第l条支路的潮流上限；
Figure BDA00026506677100001010
为送端电网系统内第l条支路的潮流下限。
步骤3：结合送端电网直流故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标以及约束条件，通过内点法优化求解得到送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解；
步骤3所述送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解为：
优化后第i台发电机的有功出力即
Figure BDA00026506677100001011
优化后第i台发电机的无功出力即
Figure BDA00026506677100001012
优化后第j台无功补偿装置的出力
Figure BDA00026506677100001013
i∈[1,NG]，NG为送端电网系统内发电机的数量，j∈[1,NC]，NC为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
步骤4：根据送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解，分别计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量、发电机无功出力调整量、无功补偿装置出力调整量。
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量为：
Figure BDA0002650667710000111
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机无功出力调整量为：
Figure BDA0002650667710000112
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内无功补偿装置出力调整量为：
Figure BDA0002650667710000113
其中，ΔPG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的有功调整量，ΔQG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的无功调整量，ΔQC,j为送端电网系统内直流故障后第j台无功补偿装置的出力调整量；
Figure BDA0002650667710000114
为优化后第i台发电机的有功出力；
Figure BDA0002650667710000115
为优化后第i台发电机的无功出力；
Figure BDA0002650667710000116
为优化后第j台无功补偿装置的出力；
Figure BDA0002650667710000117
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的有功出力，
Figure BDA0002650667710000118
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的无功出力，
Figure BDA0002650667710000119
为送端电网系统内直流闭锁故障前第j台无功补偿装置的出力。
获取送端电网直流闭锁故障前与故障后电网相关数据，其中发电机有功出力上下限均为[10MW，200MW]，发电机无功出力上下限均为[-30MVar，100MVar]，无功补偿容量上下限为[-200MVar，200MVar]，节点电压上下限均为[0.95，1.05]。
建立有功无功综合优化数学模型后，通过内点法优化求解得到送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解，输出图3中的收敛结果曲线。输出的优化后最优解结果如表1所示：
表1优化后最优解结果
Figure BDA00026506677100001110
根据优化结果确定送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量，发电机无功出力调整量以及无功补偿装置出力调整量，如表2、表3和表4所示：
表2优化后发电机有功出力调整量
Figure BDA0002650667710000121
表3优化后发电机无功出力调整量
Figure BDA0002650667710000122
表4优化后无功补偿装置出力调整量
Figure BDA0002650667710000123
通过发电机有功出力调整，可以调节系统频率在直流闭锁故障后依然运行在安全范围内。通过发电机无功出力调整以及无功补偿量出力调整，可以控制系统节点电压运行在安全范围内。
在表1中，优化后节点电压均在[0.95,1.05]安全范围内，表明所提方法在有功频率调整过程中也有效避免了过电压现象。
通过以上算例分析可以看到，本发明综合考虑了系统运行经济性和安全性要求，降低了发电成本和网络损耗，实现了系统直流闭锁故障后有功频率调整，同时避免了系统有功调整后出现的过电压现象。
以上实施例仅用来说明本发明的技术方案，并不非限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种考虑电压优化控制约束的有功频率调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取送端电网系统内发电机出力上下限、送端电网系统内无功补偿装置出力上下限、送端电网系统内节点的电压上下限、送端电网系统内支路的潮流上下限，并获取直流闭锁故障前发电机出力、无功补偿装置出力、直流输送功率以及直流闭锁故障后直流输送功率；
步骤2：通过送端电网系统内发电成本、送端电网系统内有功网损构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标，通过节点潮流方程约束、系统有功频率约束、节点电压上下限约束、发电机有功无功出力上下限约束、无功补偿装置出力上下限约束、线路潮流上下限约束构建送端电网直流闭锁故障后有功无功综合优化数学模型的约束条件；
步骤2所述送端电网系统内优化目标为：
min[f1,f2]
其中，f1表示步骤2所述送端电网系统内发电成本，f2表示步骤2所述送端电网系统内有功网损；
Figure FDA0003370908460000011
Figure FDA0003370908460000012
其中，NG为送端电网系统内发电机的数量；PG,i为送端电网系统内第i台发电机的有功出力；ai为送端电网系统内第i台发电机的第一经济参数；bi为送端电网系统内第i台发电机的第二经济参数；ci为送端电网系统内第i台发电机的固定成本参数；NN为送端电网系统内节点的数量；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；θm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的电压相角差；
步骤2所述节点潮流方程约束为：
Figure FDA0003370908460000021
Figure FDA0003370908460000022
其中，PG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入有功功率；QG,m为送端电网系统内第m个节点上发电机的注入无功功率；PL,m为送端电网系统内第m个节点上的有功负荷；QL,m为送端电网系统内第m个节点上的无功负荷；Vm为送端电网系统内第m个节点的电压幅值；Gm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电导；Bm,n为送端电网系统内第m个节点与第n个节点之间的支路电纳；
步骤2所述系统有功频率约束为：
Figure FDA0003370908460000023
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；KG,i为送端电网系统内第i台发电机的频率调节系数；Δfmax为送端电网系统内所允许的最大频率偏差；ΔPdc为送端电网系统内直流闭锁故障后输送功率的变化量，
Figure FDA0003370908460000024
Figure FDA0003370908460000025
为步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率；
Figure FDA0003370908460000026
为步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率；
步骤2所述节点电压上下限约束为：
Figure FDA0003370908460000027
其中，NN为送端电网系统内节点个数；Vn为送端电网系统内第n个节点的电压幅值；
Figure FDA0003370908460000028
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压上限；
Figure FDA0003370908460000029
为步骤1所述送端电网系统内第n个节点的电压下限；
步骤2所述发电机有功无功出力上下限约束为：
Figure FDA00033709084600000210
Figure FDA00033709084600000211
其中，NG为送端电网系统内发电机的台数；PG,i为送端电网系统内第i台发电机有功出力；QG,i为送端电网系统内第i台发电机无功出力；
Figure FDA00033709084600000212
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机有功出力上限；
Figure FDA0003370908460000031
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机有功出力下限；
Figure FDA0003370908460000032
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力上限；
Figure FDA0003370908460000033
为步骤1所述送端电网系统内第i台发电机无功出力下限；
步骤2所述无功补偿装置出力上下限约束为：
Figure FDA0003370908460000034
其中，NC为系统中无功补偿装置个数；QC,j为送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力；
Figure FDA0003370908460000035
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限；
Figure FDA0003370908460000036
为步骤1所述送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限；
步骤2所述线路潮流上下限约束为：
Figure FDA0003370908460000037
其中，NL为送端电网系统内支路的数量；Sl为送端电网系统内第l条支路的潮流；
Figure FDA0003370908460000038
为送端电网系统内第l条支路的潮流上限；
Figure FDA0003370908460000039
为送端电网系统内第l条支路的潮流下限；
步骤3：结合送端电网直流故障后有功无功综合优化数学模型的优化目标以及约束条件，通过内点法优化求解得到送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解；
步骤4：根据送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解，分别计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量、发电机无功出力调整量、无功补偿装置出力调整量；
步骤1所述送端电网系统内发电机出力上下限为：
送端电网系统内第i台发电机有功出力上限为
Figure FDA00033709084600000310
送端电网系统内第i台发电机有功出力下限为
Figure FDA00033709084600000311
NG为送端电网系统内发电机的数量；
送端电网系统内第i台发电机无功出力上限为
Figure FDA00033709084600000312
送端电网系统内第i台发电机无功出力下限为
Figure FDA00033709084600000313
步骤1所述送端电网系统内无功补偿装置出力上下限为：
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力上限为
Figure FDA0003370908460000041
送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力下限为
Figure FDA0003370908460000042
NC为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
步骤1所述送端电网系统内节点的电压上下限为：
送端电网系统内第n个节点的电压上限为
Figure FDA0003370908460000043
送端电网系统内第n个节点的电压下限为
Figure FDA0003370908460000044
NN为送端电网系统内节点的数量；
步骤1所述送端电网系统内支路的潮流上下限为：
送端电网系统内第l条支路的潮流上限为
Figure FDA0003370908460000045
送端电网系统内第l条支路的潮流下限为
Figure FDA0003370908460000046
NL为送端电网系统内支路的数量；
步骤1所述获取直流闭锁故障前发电机出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的有功出力为
Figure FDA0003370908460000047
直流闭锁故障前送端电网系统内第i台发电机的无功出力为
Figure FDA0003370908460000048
步骤1所述获取直流闭锁故障前无功补偿装置出力为：
直流闭锁故障前送端电网系统内第j台无功补偿装置的出力为
Figure FDA0003370908460000049
步骤1所述直流闭锁故障前直流输送功率为
Figure FDA00033709084600000410
步骤1所述直流闭锁故障后直流输送功率为
Figure FDA00033709084600000411
步骤3所述送端电网系统内直流故障后有功无功出力最优解为：
优化后第i台发电机的有功出力即
Figure FDA00033709084600000412
优化后第i台发电机的无功出力即
Figure FDA00033709084600000413
优化后第j台无功补偿装置的出力即
Figure FDA00033709084600000414
NG为送端电网系统内发电机的数量，j∈[1,NC]，NC为送端电网系统内无功补偿装置的数量；
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机有功出力调整量为：
Figure FDA00033709084600000415
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内发电机无功出力调整量为：
Figure FDA0003370908460000051
步骤4所述计算送端电网直流故障后系统内无功补偿装置出力调整量为：
Figure FDA0003370908460000052
其中，ΔPG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的有功调整量，ΔQG,i为送端电网系统内直流故障后第i台发电机的无功调整量，ΔQC,j为送端电网系统内直流故障后第j台无功补偿装置的出力调整量；
Figure FDA0003370908460000053
为优化后第i台发电机的有功出力；
Figure FDA0003370908460000054
为优化后第i台发电机的无功出力；
Figure FDA0003370908460000055
为优化后第j台无功补偿装置的出力；
Figure FDA0003370908460000056
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的有功出力，
Figure FDA0003370908460000057
为送端电网系统内直流闭锁故障前第i台发电机的无功出力，
Figure FDA0003370908460000058
为送端电网系统内直流闭锁故障前第j台无功补偿装置的出力。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103178551B (zh) * 2013-01-09 2014-12-17 中国海洋石油总公司 海上油田群电网的功率优化控制方法
US10333390B2 (en) * 2015-05-08 2019-06-25 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems and methods for providing vector control of a grid connected converter with a resonant circuit grid filter
CN107221945B (zh) * 2017-05-15 2019-09-27 中国电力科学研究院 一种特高压直流线路预想故障辅助决策方法和装置
CN109217374B (zh) * 2018-11-13 2020-08-25 重庆大学 一种风电电力系统无功电压事前多时间尺度优化控制方法
CN110365012A (zh) * 2019-07-16 2019-10-22 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 计及直流闭锁故障的含风电场电力系统调度优化方法及系统

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