一種多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力運行與規(guī)劃技術(shù)領域，更為具體地說，設及一種多功能固態(tài)限流 器優(yōu)化配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子整流器、逆變器等產(chǎn)品接入電網(wǎng)的規(guī)模也越 來越大，電子整流器、逆變器等產(chǎn)品能夠產(chǎn)生較高的生產(chǎn)效率，但也導致電力系統(tǒng)的電能出 現(xiàn)諧波和電壓波動等的問題。同時，風力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源技術(shù)也隨著電力電子技術(shù) 的發(fā)展而迅猛擴展，但由于自身所存在的非線性特性，致使系統(tǒng)電壓產(chǎn)生波動，進而影響電 能的質(zhì)量。因此，隨著各種用電產(chǎn)品的接入W及新能源發(fā)電技術(shù)的引入，使得用電負荷不斷 增加，電網(wǎng)規(guī)模和容量也迅猛擴大。隨著用電負荷的增加，電網(wǎng)中電路常常會發(fā)生短路故 障，進而對接入電網(wǎng)的用電產(chǎn)品造成巨大的經(jīng)濟損失并引發(fā)安全問題，因此，作為限制電流 的限流器在電網(wǎng)中的作用越來越重要。
[0003] 為更好地適用于現(xiàn)在的電力系統(tǒng)，一種既能解決電能質(zhì)量問題，又能很好的實現(xiàn) 限流目的的具有電壓補償和限流功能的多功能固態(tài)限流器越來越受到業(yè)界人±的關(guān)注。由 于電網(wǎng)中各類負荷的電壓敏感度不全相同，且短路電流限制要求也不全一致，因此，所需要 的多功能固態(tài)限流器的配置也就不同。但是運種多功能固態(tài)限流器并沒有明確的優(yōu)化配置 準則，進而難W滿足多樣化的負載電壓質(zhì)量和限流等級需求，運不僅會造成多功能固態(tài)限 流器配置的浪費，還會增加投資成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法，W解決【背景技術(shù)】所述 的現(xiàn)有多功能固態(tài)限流器因沒有明確的優(yōu)化配置準則而造成多功能固態(tài)限流器配置浪費 的問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法，所述多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法包 括：
[0007] 將多功能固態(tài)限流器建立為由并聯(lián)的開關(guān)分別控制受控電壓源和電感的模型； [000引在典型配網(wǎng)負載的基礎上，分析多功能固態(tài)限流器在母線中的容量需求；
[0009] 設置多功能固態(tài)限流器的約束條件；
[0010] 根據(jù)多功能固態(tài)限流器的總?cè)萘亢拖蘖麟姼性O置多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)； [ocm]對多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)進行求解。
[0012] 優(yōu)選地，所述由并聯(lián)的開關(guān)分別控制受控電壓源和電感的模型為電路受控電壓量 是Umssfcl = kUd*Sgn(X)+?L*Iimax(l-Sgn(X))的模型，且多功能固態(tài)限流器工作為電壓補償 時，X取值為1;多功能固態(tài)限流器工作為限流時，X取值為0。
[0013] 優(yōu)選地，所述典型配網(wǎng)為母線雙負荷模型、放射式接線模型、干線式接線模型或鏈 式接線模型。
[0014] 優(yōu)選地，所述分析多功能固態(tài)限流器在母線中的容量需求包括：
[0015] 計算線路中的電流及功角；
[0016] 根據(jù)有功無功理論計算得知多功能固態(tài)限流器的有功功率和無功功率；
[0017] 由有功功率和無功功率計算得知線路的壓降、有功損耗和無功損耗；
[0018] 由有功功率和無功功率計算得知多功能固態(tài)限流器的補償容量。
[001 9] 優(yōu)選地，所述多功能固態(tài)限流器的約束條件為：Uimin+Uz廣Uif卽mssf Cli ^imax+Uzi- Uif, Iimax ^ I Imax。
[0020]優(yōu)選地，所述多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)為：
[0022] 優(yōu)選地，所述對多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)進行求解的方法為使用多目標改進 遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法或神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化算法。
[0023] 優(yōu)選地，所述對多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)進行求解的方法為多目標改進遺傳 算法。
[0024] 優(yōu)選地，所述多目標改進遺傳算法包括：
[0025] 根據(jù)多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)及約束條件選擇遺傳算法的種群規(guī)模N、交叉 概率P。和變異概率Pm,選用滿足經(jīng)濟效益條件作為終止進化準則，隨機生成N個個體作為初 始種群X( t)，置t為0，然后計算X( t)的個體適應度；
[0026] 從X(t)中運用選擇算子選擇出M/2對母體，對所選擇的M/2對母體，W概率Pc執(zhí)行 交叉，形成M個中間個體，其中，M>N;
[0027] 對M個中間個體分別獨立W概率Pm執(zhí)行變異，形成M個中間候選個體，從上述所形 成的M個候選個體中依據(jù)適應度選擇出N個個體組成新一代X(t+1);
[0028] 判斷是否滿足終止準則；
[0029] 若滿足終止準則，則輸出X(t+1)中具有最大適應度的個體作為最優(yōu)解，終止計算；
[0030] 若不滿足終止準則，則置t = t+l，重新計算X(t)的個體適應度，然后進行母體選擇 循環(huán)，直至滿足終止準則。
[0031] 本發(fā)明提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法包括:SOI:將多功能固態(tài)限流器建 立為由并聯(lián)的開關(guān)分別控制受控電壓源和電感的模型；S02:在典型配網(wǎng)負載的基礎上，分 析多功能固態(tài)限流器在母線中的容量需求;S03:設置多功能固態(tài)限流器的約束條件;S04: 根據(jù)多功能固態(tài)限流器的總?cè)萘亢拖蘖麟姼性O置多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù);S05:對多 功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)進行求解。本發(fā)明提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法能夠 在實現(xiàn)多功能固態(tài)限流器補償電壓抬升、跌落、=相電壓不平衡及電壓型諧波和有效抑制 電流功能的基礎上，建立多功能固態(tài)限流器的簡化數(shù)學模型，且該簡化數(shù)學模型能夠準確 描述多功能固態(tài)限流器的工作狀態(tài)，W便于對多功能固態(tài)限流器在電網(wǎng)中建模和配置。本 方法能夠靈活配置多功能固態(tài)限流器在電網(wǎng)中不同節(jié)點的分布，建立一個多功能固態(tài)限流 器的綜合模型，該綜合模型不僅能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中不同電壓等級的母線及不同大小的短路電流 進行配置兼顧經(jīng)濟的限流電感效，而且還能對電網(wǎng)中敏感程度不同的負載電壓及發(fā)生不同 波動范圍的電壓進行配置多功能固態(tài)限流器的電壓補償容量，最終實現(xiàn)多功能固態(tài)限流器 最優(yōu)化配置。本發(fā)明通過對多功能固態(tài)限流器的優(yōu)化配置進行求解，有效提高最優(yōu)解的求 解效率，從而實現(xiàn)最優(yōu)配置，降低經(jīng)濟投入，提高資源高效分配。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動 的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其它的附圖。
[0033] 圖1是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法的流程示意圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài)限流器 在電壓補償情況下的簡化數(shù)學模型圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài)限流器 在限流情況下的簡化數(shù)學模型圖；
[0036] 圖4是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài)限流器 在配網(wǎng)中進行分析的流程示意圖；
[0037] 圖5是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài)限流器 在母線雙負荷模型中的分析數(shù)學模型圖；
[0038] 圖6是本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài)限流器 的多目標改進遺傳算法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法，解決了現(xiàn)有多功能固態(tài)限 流器因沒有明確的優(yōu)化配置準則而造成多功能固態(tài)限流器配置浪費的問題。
[0040] 為了使本技術(shù)領域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實 施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù) 方案作進一步詳細的說明。
[0041] 請參考附圖1，附圖1示出了本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法 的流程示意圖。本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法包括：
[0042] SOI:將多功能固態(tài)限流器建立為由并聯(lián)的開關(guān)分別控制受控電壓源和電感的模 型；
[0043] S02:在典型配網(wǎng)負載的基礎上，分析多功能固態(tài)限流器在母線中的容量需求；
[0044] S03:設置多功能固態(tài)限流器的約束條件；
[0045] S04:根據(jù)多功能固態(tài)限流器的總?cè)萘亢拖蘖麟姼性O置多功能固態(tài)限流器的目標 函數(shù)；
[0046] S05:對多功能固態(tài)限流器的目標函數(shù)進行求解。
[0047] 其中，步驟SOl為多功能固態(tài)限流器數(shù)學簡化模型的建立，具體請參考附圖2和3， 附圖2和3分別示出了本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法中多功能固態(tài) 限流器在電壓補償和限流情況下的簡化數(shù)學模型圖。多功能固態(tài)限流器數(shù)學簡化模型由并 聯(lián)的開關(guān)分別控制受控電壓源和電感的模型的建立為：當多功能固態(tài)限流器的運行是在電 壓補償情況時，S相全控整流橋的穩(wěn)壓為Ud，則逆變橋的輸出電壓Udvr等效為Ud受控制的電 壓源，即Udvr =咖，其中，k為調(diào)制系數(shù)。
[0048] 當多功能固態(tài)限流器的運行是在限流情況時，多功能固態(tài)限流器等效為一個受線 路允許最大電流的控制的電壓源陽Cl= ?L*Ilmax，其中，《為角頻率，且《 =化f。
[0049] 由此，可建立多功能固態(tài)限流器的數(shù)學簡化模型為電路受控電壓量是Umssfcl = kUd*Sgn(X)+?L*Iimax(l-Sgn(X))的模型，且多功能固態(tài)限流器工作為電壓補償時，X取值為 1;多功能固態(tài)限流器工作為限流時，X取值為0。
[0050] 本發(fā)明實施例中的典型配網(wǎng)為母線雙負荷模型、放射式接線模型、干線式接線模 型或鏈式接線模型。請參考附圖4,附圖4示出了本發(fā)明實施例提供的多功能固態(tài)限流器優(yōu) 化配置方法中多功能固態(tài)限流器在配網(wǎng)中進行分析的流程示意圖。本發(fā)明實施例提供的多 功能固態(tài)限流器優(yōu)化配置方法在典型配網(wǎng)負載的基礎上，對多功能固態(tài)限流器在母線中的 容量需求進行分析，分析的過程包括：
[0051] S021:計算線路中的電流及功角；
[0052] S022:根據(jù)有功無功理論計算得知多功能固態(tài)限流器的有功功率和無功功率；
[0053] S023:由步驟S022中的有功功率和無功功率計算得知線路