基于锥优化的交直流混合结构有源配电网运行优化方法_3

文档序号:9398650阅读:来源:国知局
流器的有功损耗系数。
[0095] 2、所述的交直流混合结构有源配电网的潮流约束中的交流配电网络的潮流约束 表示为
[0096]
[0097]
[0098]
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] 式中,Φ⑴为以交流节点i为末端节点的支路首端节点集合,Ψ⑴为以交流节 点i为首端节点的支路末端节点集合;Uiia。为交流节点i的电压值,X 。为交流支路ij的 电抗;Pjlia。为交流节点j流向交流节点i的有功功率,Q jlia。为交流节点j流向交流节点i 的无功功率;Pi a。为交流节点i上注入的有功功率之和,别为交流节点 i上分布式电源注入的有功功率、电压源换流器交流侧输出的有功功率、负荷消耗的有功功 率,Qw为交流节点i上注入的无功功率之和,Q D(U、Q_AV别为交流节点i上分 布式电源注入的无功功率、电压源换流器交流侧输出的无功功率、负荷消耗的无功功率。
[0103] 3、所述的交直流混合结构有源配电网的潮流约束中的直流配电网络的潮流约束 表示为
[0104]
[0105]
[0106]
[0107]
[0108] 式中,Φ (P )为以直流节点P为末端节点的支路首端节点集合,Ψ(Ρ )为 以直流节点W为首端节点的支路末端节点集合;U1, id。为直流节点W的电压值;P1, > 为直流节点W流向直流节点的功率。为直流节点W上注入的功率之和,P D(U,、 Pvsc_dy,、Pum1,分别为直流节点P上分布式电源注入的功率、电压源换流器直流侧输出 的功率、负荷消耗的功率。
[0109] 4、所述的交流配电网络的运行约束表示为
[0110]
[0111]
[0112] 式中,Uliniin a。和U liniax_a。分别为交流节点i的最小允许电压值和最大允许电压值; 。为交流支路ij的最大允许电流值。
[0113] 5、所述的直流配电网络的运行约束表示为
[0114]
[0115]
[0116] 式中,U1, inun d。和U1, iniax_d。分别为直流节点W的最小允许电压值和最大允许电压 值;。为直流支路y V的最大允许电流值。
[0117] 6、所述的电压源换流器的运行约束表示为
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[0119]
[0120]
[0121] 式中,Pn^为第m个电压源换流器交流侧输出的有功功率,P % d。为第m个电压源换 流器直流侧输出的功率,Qw。为第m个电压源换流器交流侧输出的无功功率;S ^a30Qniiniax分 别为第m个电压源换流器的视在功率和无功功率的输出上限,m为大于等于1的整数。
[0122] 7、所述的电压源换流器控制方式约束分别表示为
[0123] 当电压源换流器采用交流侧有功功率和无功功率控制,即PQ控制时,所述的电压 源换流器控制方式约束表示为
[0124]
[0125]
[0126] 式中,Pn^t为第m个电压源换流器交流侧有功功率的设定值,Q n^t为第m个电压 源换流器交流侧无功功率的设定值;
[0127] 当电压源换流器采用直流侧电压控制和交流侧无功功率控制,即U&Q控制时,所 述的电压源换流器控制方式约束表示为
[0128]
[0129]
[0130] 式中,为第m个电压源换流器直流侧节点电压,Un^t为第m个电压源换流器 直流侧节点电压的设定值。
[0131] 建立了由目标函数和约束条件构成的交直流混合结构有源配电网运行优化问题 的数学模型,同时考虑了 VSC换流器的运行损耗。
[0132] 3)将步骤2)所建立的交直流混合结构有源配电网运行优化问题的数学模型中目 标函数和约束条件的绝对值项进行线性化;根据锥优化的标准形式对绝对值项线性化后的 目标函数和约束条件进行锥模型转化;其中,
[0133] 1、所述的将目标函数公式(4)和约束条件公式(19)中的绝对值项进行线性化 是:
[0134] 引入辅助变量M1= IP111^I =HiaxiPniiM-PniiJ来替换目标函数与约束条件中含有 绝对值的项I Pni^ I,并增加如下约束条件:
[0135]
[0136]
[0137]
[0138] 2、所述的进行锥模型转化包括:
[0139] (1)对目标函数公式⑵和(3)与约束条件公式(5)、(6)、(9)~(11)和(13)~ (18)中含有的二次项坤水、/g,ac:和心,dc,分别对应采用'a。、', >、1心。和I1, r > 进行替,替换后得到的线性化目标函数如下,
[0140]
(29)
[0141] 替换后得到的线性化约束条件如下,
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[0143]
[0144]
[0145]
[0146]
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[0149]
[0150]
[0151] 再将替换后得到的如下约束条件松弛为二阶锥约束,
[0152]
[0153]
[0154] 松弛得到的二阶锥约束为
[0155]
[0156]
[0157] (2)将电压源换流器运行约束公式(20)由非线性约束转换为旋转锥约束
[0158]
(43; ?
[0159] 4)对步骤3)转化得到的线性化的目标函数,以及转化为线性约束、二阶锥约束和 二阶旋转锥约束的约束条件,采用CLPEX求解器进行求解;
[0160] 5)输出步骤4)的求解结果,包括电压源换流器传输的最优功率值、网络潮流结果 以及目标函数值。
[0161] 本发明基于锥优化方法实现了交直流混合结构有源配电网运行优化问题的求解。
[0162] 执行优化计算的计算机硬件环境为Intel (R) Core (TM) i5-4570,主频为3. 20GHz, 内存为4GB ;软件环境为Windows 7操作系统。
[0163] 采用交直流混合结构的IEEE 33节点算例如图1所示,本实施例对不同控制方式 的电压源换流器VSC进行优化,对采用Udj控制方式的电压源换流器VSC优化其传输的无 功功率,对采用PQ控制方式的电压源换流器VSC同时优化其传输的有功功率和无功功率, 电压源换流器VSC传输功率的优化结果见表5,直流配电网络的电压结果见表6,交直流混 合结构有源配电网的损耗结果见表7。通过优化电压源换流器VSC的传输功率,可以降低交 直流混合结构配电网的总损耗,改善系统的运行电压水平,从而提高电能质量和供电的可 靠性。
[0164] 表5电压源换流器VSC传输功率的优化结果
[0165]
[0166] 表6直流配电网电压结果
[0167]
[0168] 表7交直流混合结构有源配电网损耗情况
[0169]
[0170] 交直流混合结构有源配电网的运行优化问题,其数学本质是大规模非线性规划问 题。本发明提出的一种基于锥优化的交直流混合结构有源配电网运行优化方法,能够快速、 准确的求解此类问题,并能保证解的最优性。针对交直流混合结构有源配电网的运行优化 问题,同时采用基于内点法的优化工具包IPOPT进行求解,并对解的最优性和计算性能进
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