CN114036741A - 基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其步骤如下：分别在DIgSILENT和Matlab中建立电力系统暂态仿真模型和调相机容量优化模型，初始化模型参数，开始迭代；DIgSILENT读取模型参数文件进行暂态仿真，生成仿真数据文件；Matlab读取仿真数据文件，计算目标函数，将符合约束条件的解放入解空间，更新调相机容量及模型参数文件，完成一次迭代；当达到最大迭代次数后，跳出迭代，归一化目标函数，求解最优解。本方法通过文件交互方式，结合Matlab的优化算法与DIgSILENT的暂态仿真，实现了考虑约束的同步调相机容量优化问题自动迭代和求解。
Description
技术领域
本发明属于同步调相机容量优化配置方法技术领域，具体涉及一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法。
背景技术
随着高压直流输电工程在我国的快速发展，我国电网呈现交直流混联的复杂形势，直流受端电网的电压稳定问题日益凸显。直流输电系统发生换相失败时，若交流系统无法提供足够的动态无功，可能导致连续的换相失败，从而引发直流闭锁，导致系统潮流发生大规模转移，严重时引发大面积停电事故。为提高直流受端电网的暂态电压水平，需安装足够的无功补偿装置。同步调相机作为一种能提供动态无功的代表性设备，是事故后快速提供无功补偿的理想设备。同步调相机的优化配置成为保障直流受端系统电压稳定性的重要问题之一。
现有的同步调相机容量优化配置方法存在人工迭代繁琐，计算量大，计算效率低，准确度不高等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出了一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，该方法通过文件交互实现Matlab与DIgSILENT的联合仿真，能够高效地求解含暂态稳定性约束的同步调相机容量优化配置问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，具体步骤如下：
步骤1：在DIgSILENT中建立含同步调相机的电力系统暂态仿真模型；
步骤2：在Maltab中建立同步调相机容量优化配置模型，确定目标函数和约束条件，目标函数具体包括同步调相机的安装成本、运行成本和安全性指标，约束条件具体包括调相机安装位置、容量范围、变化步长和迭代次数；
步骤3：初始化同步调相机布置方案，生成Param.csv文件，并令工作状态标识flag＝1；
步骤4：执行以下迭代计算：flag＝1时，DIgSILENT读取Param.csv文件，自动修改电力系统暂态仿真模型和同步调相机容量参数，在所选择的典型故障下进行电磁暂态仿真，生成Data.csv文件，修改flag＝0；flag＝0时Matlab读取Data.csv文件获取电磁暂态仿真结果，通过数据处理计算目标函数与约束条件值，将符合约束条件的解放在解空间，并更新同步调相机容量配置方案，存储至Param.csv文件，修改flag＝1，完成一次迭代过程；
步骤5：当达到最大迭代次数后，跳出迭代运算，生成可行解空间，对可行解空间中的目标函数进行归一化，求解获得同步调相机容量配置的最优解。
本发明的方法在DIgSILENT中建立电力系统暂态仿真模型，在Matlab中设置同步调相机的容量优化程序，进行初始化后开始迭代计算；DIgSILENT根据同步调相机容量配置方案自动修改电力系统模型和同步调相机参数，执行暂态仿真计算，结果输出到Matlab；用Matlab进行数据处理与计算，生成的解放入可行解空间，并更新同步调相机容量配置方案，完成一次迭代过程；当达到最大迭代次数后，在可行解空间中求解优化问题得到最优方案。通过本发明所提出的一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，能够利用Matlab中成熟的优化计算数学方法与DIgSILENT中专业的电力系统仿真计算结合起来，减少了复杂电力系统建模过程及电磁暂态方针的计算量，提高了优化问题求解的计算效率，能够高效地求解调相机布置优化问题的目的。通过本方法获得的同步调相机容量优化配置方案有效提高了直流受端电网的暂态电压稳定水平。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是改进的IEEE-39节点系统的算例拓扑图。
具体实施方法
下面利用算例仿真对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其具体步骤如下：
步骤1：在DIgSILENT中建立含同步调相机的电力系统暂态仿真模型；
步骤2：在Maltab中建立同步调相机容量优化配置模型，确定目标函数和约束条件，目标函数具体包括同步调相机的安装成本、运行成本和安全性指标，约束条件具体包括调相机安装位置、容量范围、变化步长和迭代次数；
步骤3：初始化同步调相机布置方案，生成Param.csv文件，并令工作状态标识flag＝1；
步骤4：执行以下迭代计算：flag＝1时，DIgSILENT读取Param.csv文件，自动修改电力系统暂态仿真模型和同步调相机容量参数，在所选择的典型故障下进行电磁暂态仿真，生成Data.csv文件，修改flag＝0；flag＝0时Matlab读取Data.csv文件获取电磁暂态仿真结果，通过数据处理计算目标函数与约束条件值，将符合约束条件的解放在解空间，并更新同步调相机容量配置方案，存储至Param.csv文件，修改flag＝1，完成一次迭代过程；
步骤5：当达到最大迭代次数后，跳出迭代运算，生成可行解空间，对可行解空间中的目标函数进行归一化，求解获得同步调相机容量配置的最优解。
步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Param.csv文件存储由Matlab写入的仿真系统的优化参数，DIgSILENT读取该参数值后进行仿真计算。
步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Data.csv文件存储由DIgSILENT仿真输出数据，Matlab读取仿真数据后进行优化计算。
步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Flag.csv文件实现工作状态的切换，Flag.csv只保存flag变量，DIgSILENT与Matlab均能对Flag.csv文件进行读写；当flag＝0时，Matlab工作，进行优化计算，DIgSILENT处于等待状态；当flag＝1时，Matlab处于等待状态，Digslent正常工作，进行电力系统暂态仿真计算。
仿真实例
在本发明中，仿真工作是在DIgSILENT软件上进行的，并且选择了改进的IEEE-39节点系统作为测试系统，系统拓扑如图2所示。对标准IEEE-39节点模型潮流进行了调整之后，使得改进的39节点系统可以比较清晰地分为送端系统与受端系统，其中母线39，3，16为送端系统与受端系统的分界线。并且为了避免线路发生过载，选择在母线19与母线6之间搭建直流输电线路一，额定功率为600MW；在母线22与母线15之间搭建直流输电线路二，额定功率为950M。在算例系统中，所有同步发电机均采用四阶模型，配备标准电压调节器和线性调速器，所有负载模型都采用通用负荷模型。
为了验证所提出方法的有效性，在改进的IEEE-39系统中测试的情况进行同步调相机容量优化配置。
为考虑系统典型故障，故障位置分别选择在线路13-14，10-11，7-8的50％处，故障类型是三相短路，故障持续时间为0.1s，这三个故障代表了受端电网三个不同区域发生故障的情况。根据系统阻抗矩阵获得受端电网节点的直流距离，根据直流距离参数以及通过无功补偿-电压灵敏度指标选出3个节点作为同步调相机的安装节点，分别为母线4，母线14与母线6。其中，三条母线处的同步调相机容量范围与每次迭代中容量的变化步长如表1所示。由表1可知，本优化问题的总迭代次数为819次。
表1同步调相机容量范围与变化步长
本模型中，在稳态时直流输电整流侧触发角αr＝20°；逆变侧逆变角β＝40°；整流侧与逆变侧的等效换相电抗Xcr＝Xci＝13.445Ω；直流线路电阻Rd＝5Ω。直流输电线路一与直流输电线路二临界换相电压标幺值分别为0.779p.u.与0.802p.u.。
为了定量衡量不同容量配置方案下的支撑效果，引入电压最大跌落指标TVF和总经济成本指标EVL：
式中：n代表故障总数；pg代表了故障g的发生概率；m为受端系统母线总数；Vi,min分别代表母线i在发生故障时的电压最低值，其通过时域仿真获取；Vi,0代表了母线i的稳态电压值。
其中，f1代表同步调相机容量配置方案中，经济成本经归一化后的经济成本子目标函数，Cinstall为同步调相机的安装费用；Cpu为单位容量同步调相机的费用；Qi为节点i同步调相机的容量。
为最后确定同步调相机的容量优化配置方案，对目标函数均一化，经济性成本与安全性指标权重相同，算得本算例同步调相机容量优化方案为同步调相机总容量为830MVA，分别在节点6、14和4处安装，各节点的同步调相机容量为400MVA、320MVA和110MVA。
为验证该优化方案的有效性，现选取本算例优化迭代过程中，与最优方案总容量相同，但各调相机容量分配不同的几种方案作为对比。各方案如表2所示，其中方案1为最优方案。
表2同步调相机在总容量为830MVA下效果对比
在同步调相机容量相同时，其经济成本相同，考虑受端最大电压跌落指标，如表2所示，可以看出，按照本文提出的最优方案布置同步调相机下受端最大电压跌落指标最小，因此验证了本优化方案的有效性。
Claims (4)
1.一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其特征在于：具体步骤如下:
步骤1：在DIgSILENT中建立含同步调相机的电力系统暂态仿真模型；
步骤2：在Maltab中建立同步调相机容量优化配置模型，确定目标函数和约束条件，目标函数具体包括同步调相机的安装成本、运行成本和安全性指标，约束条件具体包括调相机安装位置、容量范围、变化步长和迭代次数；
步骤3：初始化同步调相机布置方案，生成Param.csv文件，并令工作状态标识flag＝1；
步骤4：执行以下迭代计算：flag＝1时，DIgSILENT读取Param.csv文件，自动修改电力系统暂态仿真模型和同步调相机容量参数，在所选择的典型故障下进行电磁暂态仿真，生成Data.csv文件，修改flag＝0；flag＝0时Matlab读取Data.csv文件获取电磁暂态仿真结果，通过数据处理计算目标函数与约束条件值，将符合约束条件的解放在解空间，并更新同步调相机容量配置方案，存储至Param.csv文件，修改flag＝1，完成一次迭代过程；
步骤5：当达到最大迭代次数后，跳出迭代运算，生成可行解空间，对可行解空间中的目标函数进行归一化，求解获得同步调相机容量配置的最优解。
2.如权利要求1所述的一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其特征在于：步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Param.csv文件存储由Matlab写入的仿真系统的优化参数，DIgSILENT读取该参数值后进行仿真计算。
3.如权利要求1所述的一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其特征在于：步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Data.csv文件存储由DIgSILENT仿真输出数据，Matlab读取仿真数据后进行优化计算。
4.如权利要求1所述的一种基于Matlab与DIgSILENT交互的同步调相机容量优化配置方法，其特征在于：步骤4中，在Matlab与DIgSILENT交互的每次迭代过程中，利用Flag.csv文件实现工作状态的切换，Flag.csv只保存flag变量，DIgSILENT与Matlab均能对Flag.csv文件进行读写；当flag＝0时，Matlab工作，进行优化计算，DIgSILENT处于等待状态；当flag＝1时，Matlab处于等待状态，Digslent正常工作，进行电力系统暂态仿真计算。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014071862A1 (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | 天津大学 | 基于安全域的安全约束经济调度方法 |
| US20160301334A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Systems, methods and devices for vector control of induction machines using artificial neural networks |
| CN110224410A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-09-10 | 广东电网有限责任公司 | 基于暂态电压安全约束的电网动态无功优化配置方法 |
| CN110912199A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法及装置 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014071862A1 (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | 天津大学 | 基于安全域的安全约束经济调度方法 |
| US20160301334A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Systems, methods and devices for vector control of induction machines using artificial neural networks |
| CN110224410A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-09-10 | 广东电网有限责任公司 | 基于暂态电压安全约束的电网动态无功优化配置方法 |
| CN110912199A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多直流馈入受端电网同步调相机的布点和定容方法及装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 丁立国;沈阳武;许加柱;呙虎;李世军;张斌;: "连接弱交流系统的高压直流换流站无功补偿协调控制策略", 电力系统自动化, no. 08, 25 April 2017 (2017-04-25) * |
| 代双寅;李琼林;杨君超;: "基于机电―电磁混合仿真的暂态电能质量分析", 水电能源科学, no. 05, 25 May 2015 (2015-05-25) * |
| 杨阳;熊浩清;任友军;周威林;赵健;: "基于Matlab和PSASP的交互式计算方法在轨迹灵敏度法中的应用", 智慧电力, no. 05, 20 May 2018 (2018-05-20) * |
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