考慮vsc無功越限調(diào)整策略的混聯(lián)電網(wǎng)概率潮流算法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種考慮VSC無功越限調(diào)整策略的混聯(lián)電網(wǎng)概率潮流算法。針對VSC發(fā)生無功越限時(shí)，若VSC輸出無功功率調(diào)整策略設(shè)計(jì)不當(dāng)，將導(dǎo)致交直流交替迭代次數(shù)大幅增加，從而嚴(yán)重降低概率潮流分析速度的問題；提出一種新的VSC輸出無功功率的調(diào)整策略，并研究了考慮VSC無功越限調(diào)整策略的交直流混聯(lián)電網(wǎng)概率潮流算法。該算法應(yīng)用蒙特卡洛仿真法模擬新能源出力及負(fù)荷的不確定性。同時(shí)，由于VSC輸出無功功率調(diào)整得當(dāng)，使得在蒙特卡洛仿真法的各次確定性計(jì)算中交直流交替迭代次數(shù)大幅減少，從而顯著地提高了概率潮流分析的速度。
【專利說明】
考慮VSC無功越限調(diào)整策略的混聯(lián)電網(wǎng)概率潮流算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析與計(jì)算領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓源型的直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC)因其具有獨(dú)立控制有功與無功、運(yùn)行方式靈 活、能夠向無源電網(wǎng)供電、換向可靠性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為當(dāng)前工程應(yīng)用 領(lǐng)域的熱點(diǎn)。并且，隨著全控型電力電子器件的發(fā)展、控制方式的成熟，VSC-HVDC技術(shù)在未 來電網(wǎng)中擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 與此同時(shí)，大量的新能源，如光伏發(fā)電、風(fēng)電、潮軟發(fā)電，接入電網(wǎng)。由于新能源出 力具有強(qiáng)烈的波動(dòng)性與間歇性，隨著大量新能源的并網(wǎng)與VSC-HVDC線路的相繼投運(yùn)，交直 流混聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行必將受到影響。
[0004] 概率潮流作為電力系統(tǒng)不確定性分析的重要工具，其能夠充分考慮交直流混聯(lián)電 網(wǎng)運(yùn)行過程中的隨機(jī)因素，為交直流混聯(lián)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、可靠性及安全穩(wěn)定分析等提供 全面、重要的參考信息，理論上可W提供作為解決上述問題的路徑。
[0005] 目前，概率潮流算法一般可W分為=類:蒙特卡羅仿真法、近似法、解析法。其中蒙 特卡洛仿真法與近似法都是W確定性的潮流計(jì)算為基礎(chǔ)，是本發(fā)明所設(shè)及到的技術(shù)領(lǐng)域。 例如，現(xiàn)有的論文中，研究了一種確定性運(yùn)行場景下考慮VSC容量限制的交直流混聯(lián)電網(wǎng)的 交替迭代潮流算法。該算法的主要缺點(diǎn)是：當(dāng)VSC發(fā)生無功越限時(shí)，由于VSC輸出無功功率調(diào) 整策略設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致交流母線電壓與直流系統(tǒng)輸出無功功率數(shù)值之間會發(fā)生交替振蕩， 從而使得交直流交替迭代次數(shù)大幅增加。顯然，當(dāng)單次確定性潮流計(jì)算中VSC易發(fā)生無功越 限時(shí)，概率潮流分析的速度將會受到嚴(yán)重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是解決當(dāng)VSC發(fā)生無功越限時(shí)，概率潮流分析的計(jì)算速度受到嚴(yán)重 影響的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是運(yùn)樣的，一種考慮VSC無功越限調(diào)整策略 的交直流電網(wǎng)概率潮流算法，該方法提出一種新的VSC輸出無功功率的調(diào)整策略，并研究了 考慮VSC無功越限調(diào)整策略的交直流混聯(lián)電網(wǎng)概率潮流算法。該算法應(yīng)用蒙特卡洛仿真法 模擬新能源出力及負(fù)荷的不確定性。同時(shí)，由于VSC輸出無功功率調(diào)整得當(dāng)，使得在蒙特卡 洛仿真法的各次確定性計(jì)算中交直流交替迭代次數(shù)大幅減少，從而顯著地提高了概率潮流 分析的速度。
[000引交直流混聯(lián)電網(wǎng)中，接入新能源發(fā)電站，所述新能源發(fā)電站的輸出功率具有不確 定性;所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中存在至少兩個(gè)含電壓源換流站(VSC)的直流系統(tǒng)，運(yùn)些電壓源 換流站即為一個(gè)電壓源換流站群組;所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓源換流站采用 下標(biāo)e編號，分別記為VSCe，e = l、2、……n，n為大于或等于2的自然數(shù)；
[0009] 1)獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的新能源發(fā)電站的有功輸出功率Pm的概率密度函數(shù)f (Pm);
[0010] 獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的負(fù)荷Pl的概率密度函數(shù)f (PO ;
[0011] 2)選定交直流混聯(lián)電網(wǎng)中任意一個(gè)VSC充當(dāng)整個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)的有功功率平衡調(diào)節(jié) 器，記為VSCi;
[0012] 選定VSCi的控制策略為:曰）定直流電壓Udi、定無功功率Qsi控制；或b)定直流電壓 Udl、定母線電壓W準(zhǔn)制，W做初始值為巧>;k為迭代次數(shù)；
[OOU] 選定除VSCi W外的VSC的控制策略為：c)定有功功率Psj、定無功功率Qsj控制；或d) 定有功功率Psj、定母線電壓巧"控制，巧4倘初始值為巧"，.]'=2、……n;
[0014] 3)VSCi吸收的有功功率巧"，巧f的初始值為估計(jì)值巧>，針對所述交直流混聯(lián)電 網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出控制方式為b)或d)的電壓源換流站所需發(fā)出 的無功功率，運(yùn)些電壓源換流站為所述電壓源換流站群組中的全部或部分電壓源換流站， 用VSCi來表示，對應(yīng)的無功功率用Qs康示;其中：下標(biāo)i為控制方式為b)或d)的電壓源換流 站在所述電壓源換流站群組中的編號；
[0015] 4)判斷VSCi所需發(fā)出的無功功率Qsi是否越限：
[0016] 計(jì)算VSCi所能發(fā)出無功功率的最大值
，/f的初始值為 兮i;
[0017]如果 I Qsi I^Qsimax則結(jié)束；
[001引如果I Qsi I >Qsimax，VSCi無功越限，將原為PV節(jié)點(diǎn)的VS。交流母線設(shè)置成PQ節(jié)點(diǎn)，并 設(shè)置Mi = 1，Mi為VSCi的調(diào)制度，轉(zhuǎn)步驟5);
[0019] 5)VSCi所發(fā)出的無功功率0滬，經(jīng)f的初始值為估計(jì)值紀(jì)1>，
；依據(jù)0滬和 巧4i，針對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出VSCi的交流母線 電壓化fi;
[0020] 6)利用步驟5)交流潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓 源換流站的控制參數(shù)的初值，即VSCe對應(yīng)的控制參數(shù)的初值巧"，e=l、2、?…"n,針 對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中的直流電網(wǎng)部分進(jìn)行直流系統(tǒng)潮流計(jì)算；
[0021] 7)根據(jù)步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算，得出與說哨應(yīng)的帶'，W及與總，對應(yīng)的 夢并進(jìn)行收斂性判斷：
[0022] 若算法收斂，則輸出步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果；若不收斂，則進(jìn)入下一 步；
[0023] 收斂判斷的依據(jù)是，如果
，則收斂，通常地，e = 1(T5。
[0024] 8)跳轉(zhuǎn)到步驟5)，并Wk+1來更新k，其中：
[0025] 本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，W下W光伏發(fā)電站為例，對上述算法進(jìn)行分析：
[0026] (1)建立光伏電站輸出功率及負(fù)荷的概率模型
[0027] 1)光伏電站輸出功率概率模型
[0028] 本發(fā)明W光伏電站出力為例子說明新能源出力的不確定性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一定時(shí)間 段內(nèi)太陽能由池方陣輸出有巧巧率的概率密度函數(shù)成Be化分布，其概率密度函數(shù)為：
[0029]
( 1 )
[0030] 其中，Pm為光伏電站的輸出有功功率;PMmax為光伏電站的最大有功輸出功率;a與0 是Be化分布的形狀參數(shù)；r為Gamma函數(shù)。
[0031] 光伏發(fā)電系統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)能力是有限制的，取決于光伏逆變器的容量和光伏電 站所發(fā)的有功功率，其關(guān)系為：
[00 創(chuàng)
（2)
[0033] 其中，細(xì)表示光伏并網(wǎng)逆變站的容量，I Qm I表示光伏電站發(fā)出無功功率。
[0034] 2)負(fù)荷的概率模型
[0035] 負(fù)荷服從W基態(tài)負(fù)荷為均值，標(biāo)準(zhǔn)差為5 %正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)為：
[0036]
(3)
[0037] 其中，iip表示基態(tài)負(fù)荷中的有功功率大小，O表示標(biāo)準(zhǔn)差。
[0038] (2)基于蒙特卡洛仿真法抽取輸入變量的樣本
[0039] 基于matlab仿真平臺中be化rnd函數(shù)和normrnd函數(shù)可W生成符合光伏電站
[0040] 有功出力和負(fù)荷的概率密度分布特征的隨機(jī)變量。
[0041] 1)光伏電站出力
[0042] PM=PfcaxXbe 化 rnd(a，e，[M，N]) (4)
[0043]其中，Pm表不生成光伏電站有功出力的樣本，M和N分別表不生成Pm的行和列。
[0044] 已知Pm,通過公式(2)可W求得光伏電站的無功出力。
[0045] 2)負(fù)荷
[0046] PL = normrnd(]ip,〇, [m,n]) (5)
[0047] 其中，Pl表示生成負(fù)荷中有功功率的樣本，m和n分別表示生成Pl的行和列。
[004引負(fù)荷中的無功功率為：
[0049]
巧）
[0050] 其中：化表示負(fù)荷中無功功率樣本，叫表示基態(tài)負(fù)荷中無功功率的大小。
[0051 ] (3)VSC的穩(wěn)態(tài)模型及控制方式
[0化2] 1) VSC的穩(wěn)態(tài)模型
[0053] 第i個(gè)VSC中，Rci為換流器和換流變壓器的等效電阻，Xci為換流變壓器的電抗，Xfi 表示濾波電抗。注入到VSCi中的有功、無功功率為口31，93。￥5(：1交流母線電壓為打=。、,^衣， 輸入換流橋的基波電壓向量為馬=- A，其中Si為運(yùn)滯后運(yùn)的角度;Udi為直流母線 電壓，idi表示直流母線電流。為了便于討論，還需要定義了 VSCi中的W下兩個(gè)新變量為：
[0化4]
[0055]
(7)
[0056] 于是，交流母線與VSCi之間傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率可W表示為：
[0057] 誠）
[005引 （貧)
[0059] 式中:m為與脈寬調(diào)制方式相關(guān)的直流電壓利用率;Mi表示換流器的調(diào)制度。[0060] 由式(8)(9)可得：
[0061 ] UO)
[0062] …）
[0063] 由于換流變壓器和換流器電阻損耗已經(jīng)由電阻Rci等效，所W注入換流橋的有功功 率和直流側(cè)的有功功率相等。那么對應(yīng)的等式為：
[0064]
(巧）
[0065] 直流系統(tǒng)內(nèi)部滿足基爾霍夫電流定律，對應(yīng)的方程為：
[0066]
(巧.）
[0067] 其中g(shù)dij為消去聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后直流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中連接VSCi和VSC迫流線路電 導(dǎo)的元素;n。為網(wǎng)絡(luò)中電壓源換流器的個(gè)數(shù)。
[0068] 將式（10)(11)(12)(13)用泰勒級數(shù)展開，并略去高次項(xiàng)后，可得直流系統(tǒng)潮流計(jì) 算的修正方程的矩陣形式為
[0069] AD = JAX (14)
[0070] 式中；A D=[…，A dii, A di2, A di3, A di4, ...]T; J為雅可比矩陣 A X=[…，A Udi, A idi，A5i，AMi，...]T。
[0071] 用牛拉法求解直流系統(tǒng)修正方程(14)之前，直流系統(tǒng)的迭代初值可依據(jù)公式（15) 求得：
[0072]
(巧）
[0073] 式中：Udi(O)、idi(o)、Si(日)、Mi(o)為VSCi控制變量的初值;若VSC采用定直流電壓控制 時(shí)，Udi(O) =Udiref (Udiref為直流電壓的設(shè)定值），否則Udi(O) =UdiN(UdiN為直流電壓的額定值）。
[0074] 2)VSC的控制方式
[00巧]VSC-HVDC正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)有功功率的自動(dòng)平衡，在VSC-HVDC
[0076] 系統(tǒng)中必須選擇一端VSC控制其直流側(cè)電壓，充當(dāng)整個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)的有功功率平衡 調(diào)節(jié)器，其它VSC則可在其自身容量允許的范圍內(nèi)任意設(shè)定有功功率的取值。VSCi穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 時(shí)，其控制方式有：
[0077] a)定直流電壓Udi、定無功功率Qsi控制；
[007引 b)定直流電壓Udi、定母線電壓Usi控制；
[0079] C)定有功功率Psi、定無功功率Qsi控制；
[0080] d)定有功功率Psi、定母線電壓Usi控制。
[0081 ] (4)VSC無功越限的判定及VSC輸出無功功率的調(diào)整策略
[0082] 1)VSC無功輸出越限的判定
[008；3] VSCi無功輸出越限的判定方法:第i個(gè)VSC中，其視在功率為SNi,輸出有功功率為 Psi，無功功率為Qsi ;運(yùn)S者必須滿足式（1):
[0084]
(15 )
[00化]所W化i的最大值為：
[0086]
C16)
[0087] 如果IQsiI >Qsimax，那么VSCi無功功率越限，即此時(shí)VSCi側(cè)的交流電壓達(dá)不到設(shè)定 值。
[0088] 2)VSC輸出無功功率的調(diào)整策略
[0089] 為了減少交直流交替迭代次數(shù)，本文提出了一種新的VSC輸出無功功率的調(diào)整策 略：
[0090]
(17)
[0091] 式中：谷芒'、終;'分別為VSC2第k次迭代直流系統(tǒng)輸出的無功功率和交流系統(tǒng)需要 的無功功率；T為調(diào)整系數(shù)，本發(fā)明中T =0.5。
[0092] 該調(diào)整策略的基本思想是:通過調(diào)整注入交流電網(wǎng)的無功功率的值，達(dá)到自動(dòng)減 小VSC交流電壓設(shè)定值的目的，進(jìn)一步使得VSC輸出的無功功率逐漸減小到容量范圍之內(nèi)。
[0093] (5)考慮VSC無功越限調(diào)整策略概率潮流算法的計(jì)算過程
[0094] 含光伏電站的交直流混聯(lián)運(yùn)行場景，如圖2所示。光伏電站輸出的功率受到天氣因 素的影響，故其出力具有較強(qiáng)的隨機(jī)性。而電力系統(tǒng)中負(fù)荷也具有時(shí)變性。本發(fā)明運(yùn)用蒙特 卡洛仿真法模擬光伏電站出力及各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的不確定性?？紤]VSC無功越限及調(diào)整策略的 高了潮流算法計(jì)算過程如下：
[00M] 1)輸入交直流混聯(lián)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與光伏電站及負(fù)荷的概率模型的信息；設(shè)定 VSCi與VSC2的控制方式；
[0096] 2)運(yùn)用蒙特卡洛仿真法模擬光伏電站及負(fù)荷的不確定性，進(jìn)行交流潮流計(jì)算；
[0097] 3)判斷是否有VSC發(fā)生無功越限。若VSC無功越限，原為PV節(jié)點(diǎn)的VSC交流母線設(shè)置 成PQ節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置M = 1;
[009引 4)進(jìn)行VSC-HVDC直流系統(tǒng)的潮流計(jì)算；
[0099] 對算法進(jìn)行收斂性判斷，若算法收斂，則輸出計(jì)算結(jié)果;若算法不收斂，利用本文 提出的調(diào)整策略對無功越限的VSC輸出的無功功率進(jìn)行調(diào)整，反復(fù)進(jìn)行交直流交替迭代至 算法收斂。
【附圖說明】
[0100] 圖1:為VSC的穩(wěn)態(tài)模型；
[0101 ]圖2:為交直流混聯(lián)電網(wǎng)的運(yùn)行場景；
[0102] 圖3:為本發(fā)明提出的考慮VSC無功越限及其調(diào)整策略的概率潮流算法的測試系 統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0103] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅 限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣 用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0104] 實(shí)施例1:
[0105] 本實(shí)施例設(shè)及9節(jié)點(diǎn)不裝設(shè)光伏電站且不考慮系統(tǒng)中負(fù)荷的不確定性，對系統(tǒng)進(jìn) 行一次確定性的潮流計(jì)算。WSCC-9節(jié)點(diǎn)交直流混聯(lián)系統(tǒng)如圖3所示，該系統(tǒng)中交流線路、變 壓器、換流器、直流線路等元件參數(shù)W及發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的的潮流計(jì)算數(shù)據(jù)可參見2006年中國 電力科學(xué)研究院博:t論文"基于電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"。
[0106] 圖中，VSC-HVDC的換流器VSCi和VSC2分別接在交流母線8節(jié)點(diǎn)和7節(jié)點(diǎn)，VSCi及VSC2 的額定容量均為107.2MVA。本文中系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量取100MVA。
[0107] 本實(shí)施例中，9節(jié)點(diǎn)不裝設(shè)光伏電站且不考慮系統(tǒng)中負(fù)荷的不確定性，對系統(tǒng)進(jìn)行 一次確定性的潮流計(jì)算。和2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于電壓源換流器的高 壓直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中潮流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，W驗(yàn)證本文所提出算法 及VSC輸出無功功率調(diào)整策略的有效性；
[0108] 1)獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的新能源發(fā)電站的有功輸出功率Pm的概率密度函數(shù)f (Pm);
[0109] 獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的負(fù)荷Pl的概率密度函數(shù)f (Pl);
[0110] 2)在上述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中，VSCi定直流電壓控制Udi = 2.化.U .，定無功功率控制 Qsi = O. Ip.U.;
[0111] ￥5〔2定有功功率控制?32 = -0.99.11.，定交流母線電壓控制1]32 = 1.159.11.，令交直 流交替迭代次數(shù)k=l;
[0112] 3)VSCi吸收的有功功率巧W，的初始值為估計(jì)值if，針對所述交直流混聯(lián)電 網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，VSC2的電壓源換流站所需發(fā)出的無功功率，運(yùn)些 電壓源換流站為所述電壓源換流站群組中的全部或部分電壓源換流站，對應(yīng)的無功功率用 Qs2表不；
[0113] 4)判斷VSC2所需發(fā)出的無功功率Qs2是否越限：
[0114] 計(jì)算VSC2所能發(fā)出無功功率的最大值Qs2max:
，蠟的初始值 為巧;
[011引如果|Qs2|《Qs2max則結(jié)束；
[0116] 如果I Qs2 I >Qs2max，VSC2無功娜良，將原為PV節(jié)點(diǎn)的VS仿交流母線設(shè)置成PQ節(jié)點(diǎn)，并 設(shè)置^fc = 1，12為￥5〔2的調(diào)制度，轉(zhuǎn)步驟5);
[0117] 5)VSC2所發(fā)出的無功功率，公;i的初始值為估計(jì)值線:，0注？^貸:、;依據(jù)9芒和巧"， 針對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出VSC2的交流母線電壓 轉(zhuǎn)'；
[0118] 6)利用步驟5)交流潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓 源換流站的控制參數(shù)的初值，即VSCi和VSC2對應(yīng)的控制參數(shù)的初值巧W和巧>，針對所述交 直流混聯(lián)電網(wǎng)中的直流電網(wǎng)部分進(jìn)行直流系統(tǒng)潮流計(jì)算；
[0119] 7)根據(jù)步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算，得出與巧f對應(yīng)的巧>，W及與谷浮對應(yīng)的 公^1'，并進(jìn)行收斂性判斷：
[0120] 若算法收斂，則輸出步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果；若不收斂，則進(jìn)入下一 步；
[0心]8)固齡到步驟5)，并郵+1來更新k，其中：
3
[0122] 實(shí)施例1中，交流部分潮流計(jì)算結(jié)果與2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于 電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中交流部分潮流計(jì)算結(jié)果(交流 結(jié)果參考），如表1所示。
[0123] 表1:
[0124]
[0125] 實(shí)施例1中直流部分潮流計(jì)算結(jié)果與2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于 電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中直流部分潮流計(jì)算結(jié)果(直流 結(jié)果參考），如表2所示。
[0126] 表2:
[0127]
[0128] 通過表1與2中交流部分及直流部分的計(jì)算結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，本文所提出算法概率分 析結(jié)果的均與2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于電壓源換流器的高壓直流輸電系 統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中的確定性潮流計(jì)算結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了本文所提出算法的有 效性。但是2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng) 數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中指出當(dāng)收斂精度設(shè)置為1(T4時(shí)，交直流交替迭代次數(shù)多達(dá)到44次。 然后本文所提所算法在收斂精度為1(T5時(shí)，交直流交替迭代次數(shù)僅為3次。
[0129] 實(shí)施例2:
[0130] 本實(shí)施例設(shè)及9節(jié)點(diǎn)不裝設(shè)光伏電站且不考慮系統(tǒng)中負(fù)荷的不確定性，對系統(tǒng)進(jìn) 行一次確定性的潮流計(jì)算。WSCC-9節(jié)點(diǎn)交直流混聯(lián)系統(tǒng)如圖3所示，該系統(tǒng)中交流線路、變 壓器、換流器、直流線路等元件參數(shù)W及發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的的潮流計(jì)算數(shù)據(jù)可參見2006年中國 電力科學(xué)研究院博:t論文"基于電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"。
[0131] 圖中，VSC-HVDC的換流器VSCi和VSC2分別接在交流母線8節(jié)點(diǎn)和7節(jié)點(diǎn)，VSCi及VSC2 的額定容量均為107.2MVA。設(shè)及的系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量取1OOMVA。
[0132] 本實(shí)施例中，9節(jié)點(diǎn)裝設(shè)光伏電站，并考慮光伏電站出力及負(fù)荷的不確定性;基于 蒙特卡洛仿真法取10000組光伏出力及負(fù)荷數(shù)據(jù)作為樣本，對該系統(tǒng)進(jìn)行10000次確定性的 潮流計(jì)算。最后，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法得到潮流計(jì)算結(jié)果的數(shù)字特征和概率分布。
[0133] 1)獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的新能源發(fā)電站的有功輸出功率Pm的概率密度函數(shù)f (Pm);
[0134] 獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的負(fù)荷Pl的概率密度函數(shù)f (Pl);
[0135] 2)在上述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中，VSCi定直流電壓控制Udi = 2.化.U .，定無功功率控制 Qsi = O. Ip.U.;
[0136] VSC2定有功功率控制Ps2 = -0.9p.u.，定交流母線電壓控制Us2 = 1.15p.u.，令交直 流交替迭代次數(shù)k=l;
[0137] 3)VSCi吸收的有功功率巧嚴(yán)，巧f的初始值為估計(jì)值巧>，針對所述交直流混聯(lián)電 網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，VSC2的電壓源換流站所需發(fā)出的無功功率，運(yùn)些 電壓源換流站為所述電壓源換流站群組中的全部或部分電壓源換流站，對應(yīng)的無功功率用 Qs2表不；
[013引4)判斷VSC2所需發(fā)出的無功功率Qs2是否越限：
[0139] 計(jì)算VSC2所能發(fā)出無功功率的最大值Qs2max:
，巧i的初始值 為巧、;
[0140] 如果 |Qs2|《Qs2 max 則結(jié)束；
[0141] 如果I Qs2 I >Qs2max，VSC2無功娜良，將原為PV節(jié)點(diǎn)的VS仿交流母線設(shè)置成PQ節(jié)點(diǎn)，并 設(shè)置^fc = 1，12為￥5〔2的調(diào)制度，轉(zhuǎn)步驟5);
[0142] 5)VSC2所發(fā)出的無功功率，0思的初始值為估計(jì)值貧;'，貧i'六保依據(jù)域!>和蝶>， 針對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出VSC2的交流母線電壓 雌；
[0143] 6)利用步驟5)交流潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓 源換流站的控制參數(shù)的初值，即VSCi和VSC2對應(yīng)的控制參數(shù)的初值CT和巧>，針對所述交 直流混聯(lián)電網(wǎng)中的直流電網(wǎng)部分進(jìn)行直流系統(tǒng)潮流計(jì)算；
[0144] 7)根據(jù)步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算，得出與巧嚴(yán)對應(yīng)的巧f，W及與ef對應(yīng)的 弊'，并進(jìn)行收斂性判斷：
[0145] 若算法收斂，則輸出步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果；若不收斂，則進(jìn)入下一 步；
[0146] 8)固齡到步驟5)，并Wk+1來更新k，其中：
[0147] 表3中給出了交流部分的概率潮流計(jì)算結(jié)果的概率統(tǒng)計(jì)值：
[014引表3:
[0149]
[0150] 表4示給出了直流部分的概率潮流計(jì)算結(jié)果的概率統(tǒng)計(jì)值：
[0151] 表4: >、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、>、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、咕、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、一、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
[0152]
[0153] 從表4可W看出：在沒有采用VSC無功調(diào)整策略的情況下，VSC2交流母線電壓幅值 始終沒有達(dá)到預(yù)想的控制值1.15P.U.，所WVSC2在10000次確定性的潮流計(jì)算過程中一直 處于無功功率越限狀態(tài)。
[0154] 表5給出了蒙特卡洛仿真法隨機(jī)選取10000組變量進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，一次確定性潮 流計(jì)算中交直流最大、平均、最小的迭代次數(shù)W及平均計(jì)算時(shí)間。
[0155] 表5:
[0156]
[0157] 從表5可W看出蒙特卡洛仿真法隨機(jī)選取10000組變量進(jìn)行10000次確定性潮流計(jì) 算時(shí)，基于本發(fā)明提出的VSC輸出無功功率調(diào)整策略的潮流計(jì)算方法，均能在交直流交替迭 代3-4次后快速收斂。進(jìn)一步驗(yàn)證了本發(fā)明提出的VSC輸出無功功率調(diào)整策略及基于該調(diào)整 策略的概率潮流算法相對2006年中國電力科學(xué)研究院博±論文"基于電壓源換流器的高壓 直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真分析"中提出算法在收斂速度及計(jì)算精度上的優(yōu)越性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮VSC無功越限調(diào)整策略的交直流電網(wǎng)概率潮流算法，其特征在于： 交直流混聯(lián)電網(wǎng)中，接入新能源發(fā)電站，所述新能源發(fā)電站的輸出功率具有不確定性； 所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中存在至少兩個(gè)含電壓源換流站(VSC)的直流系統(tǒng)，這些電壓源換流 站即為一個(gè)電壓源換流站群組;所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓源換流站采用下標(biāo) e編號，分別記為VSCe，e = l、2、……n，n為大于或等于2的自然數(shù)； 1) 獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的新能源發(fā)電站的有功輸出功率Pm概率密度函數(shù)f (Pm); 獲取交直流混聯(lián)電網(wǎng)的負(fù)荷Pl的概率密度函數(shù)f (Pl); 2) 選定交直流混聯(lián)電網(wǎng)中任意一個(gè)VSC充當(dāng)整個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)的有功功率平衡調(diào)節(jié)器，記 為VSC1; 選定VSC1的控制策略為:a)定直流電壓Udl、定無功功率Qsl控制；或b)定直流電壓U dl、定 母線電壓M卜控制，t/f的初始值為Mhk為迭代次數(shù)； 選定除VSC1以外的VSC的控制策略為:c)定有功功率Psj、定無功功率Qsj控制；或d)定有 功功率Psj、定母線電壓CZf控制，t/f的初始值為t/f，j = 2、……η; 3. VSC1K收的有功功率Pf，的初始值為估計(jì)值巧P，針對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中 的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出控制方式為b)或d)的電壓源換流站所需發(fā)出的無 功功率，這些電壓源換流站為所述電壓源換流站群組中的全部或部分電壓源換流站，用 VSC1來表示，對應(yīng)的無功功率用Qsl表示;其中：下標(biāo)i為控制方式為b)或d)的電壓源換流站 在所述電壓源換流站群組中的編號； 4) 判斷VSC1所需發(fā)出的無功功率Qsl是否越限： 計(jì)算VSCi所能發(fā)出無功功率的最大值Qsimax:，/^的初始值為if ; 如果|〇^|彡〇5^#4結(jié)束； 如果I Qsi I >Qsi_x，VSCi無功越限，將原為PV節(jié)點(diǎn)的VSCi交流母線設(shè)置成PQ節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置 Mi = I，Mi為VSCi的調(diào)制度，轉(zhuǎn)步驟5); 5. vsCi所發(fā)出的無功功率的初始值為估計(jì)值關(guān)fti;依據(jù)^和w， 針對所述交直流混聯(lián)電網(wǎng)中的交流電網(wǎng)部分進(jìn)行交流潮流計(jì)算，得出VSCd^交流母線電壓 6) 利用步驟5)交流潮流計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算所述電壓源換流站群組中的每一個(gè)電壓源換 流站的控制參數(shù)的初值，即VSCdi應(yīng)的控制參數(shù)的初值Cf，e = 1、2、……η，針對所述交直 流混聯(lián)電網(wǎng)中的直流電網(wǎng)部分進(jìn)行直流系統(tǒng)潮流計(jì)算； 7) 根據(jù)步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算，得出與Jf>對應(yīng)的W，以及與對應(yīng)的〇f'，并 進(jìn)行收斂性判斷： 若算法收斂，則輸出步驟6)的直流系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果;若不收斂，則進(jìn)入下一步； 8) 跳轉(zhuǎn)到步驟5)，并以k+1來更新k，其中。
【文檔編號】H02J3/00GK106021754SQ201610361312
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】唐俊杰, 彭穗
【申請人】重慶大學(xué)