申请/专利权人：重庆大学;国网河南省电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司

申请日：2021-11-12

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN114187133B

主分类号：G06Q50/06

分类号：G06Q50/06;G06F30/20;G06F17/10;H02J3/18;H02J3/50;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.04.01#实质审查的生效;2022.03.15#公开

摘要：本发明公开基于ADMM解耦算法的特高压直流近区电网动态无功优化方法，步骤包括：1获取特高压直流电网的基本数据；2建立考虑换流母线电压可变运行范围的特高压直流近区电网动态无功优化模型；3利用考虑多目标权重系数自适应调整的两阶段求解方法对所述特高压直流近区电网动态无功优化模型进行求解，得到电网无功优化结果。本发明提出一种多目标权重系数的自适应调整策略，通过有限次的权重系数自适应调整计算，可以有效解决权重数值设置困难的问题，使不同子目标优化结果更加均衡；同时，也可以有效避免智能算法随机性强、求解时间长的问题，大幅度提高了求解效率。

主权项：1.基于ADMM解耦算法的特高压直流近区电网动态无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1获取特高压直流电网的基本数据；2建立考虑换流母线电压可变运行范围的特高压直流近区电网动态无功优化模型；3利用考虑多目标权重系数自适应调整的两阶段求解方法对所述特高压直流近区电网动态无功优化模型进行求解，得到电网无功优化结果；所述考虑换流母线电压可变运行范围的特高压直流近区电网动态无功优化模型的目标函数minf如下所示： 式中，ωi和νj表示权重系数；NCR表示无功补偿节点个数；ND表示换流站节点的个数；f1为网损；f2,i表示换流变压器分接头日动作次数目标；f3,j表示无功补偿装置日动作次数目标；其中，网损f1如下所示： 式中，t表示时段；T为时段数；ΔTt表示时段t的时间长度；和分别表示发电机i、负荷j和换流站k的有功功率；当换流站为整流站时sP,k＝1；当换流站为逆变站时sP,k＝-1；NG、NL和ND分别表示发电机节点、负荷节点和换流站节点的个数；表示有功损失；换流变压器分接头日动作次数目标f2,i如下所示： 式中，表示换流站节点i在t时刻、t-1时刻的换流变压器分接头档位；表示其日允许最大动作次数参考值；SD表示换流站节点集合；无功补偿装置日动作次数目标f3,j如下所示： 式中，表示无功补偿节点i在t时刻、t-1时刻的无功补偿装置组数；表示其日允许最大动作次数参考值；SCR表示无功补偿节点集合；交直流系统动态无功优化模型的约束条件包括交流系统潮流方程约束、换流器的特性方程约束、节点电压幅值安全约束、设备调节能力约束、换流母线电压的可变运行范围约束、直流配套电源稳态无功的非固定边界可调范围约束、换流站最小滤波容量约束、换流站交流滤波器和并联电容器的投切顺序约束；其中，交流系统潮流方程约束分别如公式5和公式6所示： 式中，SAC表示交流系统节点的集合；分别表示节点i发电机、无功补偿装置、负荷、换流器的无功功率；当节点i与换流站相连时sQ,i＝sP,i＝1；当节点i与换流站不相连时sQ,i＝sP,i＝0；Pit、分别表示t时间节点i的注入有功功率和注入无功功率；其中，无功补偿节点i的无功功率如下所示： 式中，表示节点i的电压幅值；QcrN,i和UcrN,i分别表示无功补偿装置i的单组额定容量和额定电压；当无功补偿装置为交流滤波器和并联电容器时scr,i＝1；当无功补偿装置为并联电抗器时scr,i＝-1；下标f和c分别表示交流滤波器和并联电容器；表示节点i在t时刻的交流滤波器和并联电容器的数量；QfN,i、QcN,i表示交流滤波器和并联电容器的单组额定容量；换流器特性方程约束如下所示： 式中，和分别表示换流站节点i的直流电压和直流电流；表示换流站节点i的视在功率；表示换流站节点i的换流器控制角；表示换流站节点i的换流变压器变比；Xc,i表示换流站节点i的换相电抗；当节点i不是分层结构特高压直流受端换流站高-低层的接入节点时，kb,i表示换流站i每一极6脉动换流器数；当节点i是分层结构特高压直流受端换流站高-低层的接入节点时，kb,i表示换流站i每一极6脉动换流器数的一半；kp,i表示换流站i运行极数；η表示计及换相重叠现象引入的系数；表示换流站节点i的有功、无功功率；其中，换流站节点i的换流变压器变比如下所示： 式中，UHN,i和UFN,i分别表示换流变压器高、低压侧额定电压；ΔUi表示换流变压器分接头档位调压步长；分层结构特高压直流受端换流站高-低层的接入节点的对称运行约束如下所示： 节点电压幅值安全约束如下所示： 式中，SQG表示发电机节点的集合；下标min和max分别表示相应参数的下限和上限；Ui,max和Ui,min表示电压上下限；和表示节点i发电机无功功率的上下限；θi,max和θi,min表示节点i电压相角上下限；TapdT,i,max和TapdT,i,min表示换流站节点i其日允许最大、最小动作次数参考值；Ncr,i,max表示无功补偿节点i无功补偿装置组数上限；换流母线电压的可变运行范围约束如下所示： 式中，和表示考虑直流系统故障设置的换流母线电压运行范围上、下限；直流配套电源稳态无功的非固定边界可调范围约束如下所示： 式中，和分别表示直流配套电源i允许稳态无功出力的上、下限；SGD表示直流配套电源节点的集合；换流站最小滤波容量约束如下： 式中，表示换流站i因滤波要求投入的最少滤波器组数；换流站交流滤波器和并联电容器的投切顺序约束如下所示： 式中，Nf,i,max、Nc,i,max表示节点i在t时刻的交流滤波器和并联电容器的数量上限；利用考虑多目标权重系数自适应调整的两阶段求解方法对所述特高压直流近区电网动态无功优化模型进行求解的步骤包括：3.1以交直流系统耦合母线为边界节点，构造基于交替方向乘子法的交流系统分解协调模型、直流系统分解协调模型；3.2分别解算交流系统分解协调模型、直流系统分解协调模型，得到电网无功优化结果。

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