一种多端柔性直流配网无人值班经济调度优化方法与流程

本发明涉及配电控制技术领域，更具体地，涉及一种多端柔性直流配网无人值班经济调度优化方法。

背景技术：

电力系统长期以来一直是交流电占据主导地位，从发电、输电、变电、配电和用电各个环节，均以交流电的形式为主。随着高压直流输电技术的发展与日益成熟，直流输电技术在长距离、大容量输电领域得到了广泛的应用，目前已发展到最高电压±1100kv，单回直流最大输送容量12gw，输送距离可达数千公里。在发电领域，光伏、风电等新能源发电可发出直流电，但因直流电网尚未建成，绝大多数光伏和风电等发出的直流电均经逆变装置转换为交流电接入电网，存在一定的逆变转换损耗，若能够直接以直流电的形式直接接入电网，可避免了转换环节的损耗，且避免了因转换环节故障带来的可靠性降低。在配电领域，当前存在大量的直流负荷需求，比如直流充电桩、变频空调、数据中心等。但因为绝大多数配电网络均为交流电网，无法直接提供直流电给上述直流负荷，需经整流装置，整流成直流电供负载使用，增加了整流环节的损耗，降低了可靠性。在电源侧和负荷侧，均存在着较大的直流需求，而作为连接二者的电网，由交流电占据绝对主导地位，成为了制约因素，直流配电网的发展成为电网发展的客观需要。近年来柔性直流技术的发展，成为了电网技术发展的重要方向，在配电网络中已开展了相关的柔性直流项目的科研与示范工程，积累了一些技术成果，直流将会成为发展趋势，特别在变电和配电领域大有可为，未来电网必将发展成为交直流共存的业态。

通常所述的配电网络中，交流电压等级为中低压(35kv，20kv，10kv，380v，220v等)，而所述的直流配电网络，与交流配电网对应，其电压等级一般为±20kv、±10kv、±375v、±110v等。

在交流变电站的调控运行方面，目前大部分的220kv及以下的变电站均可实现无人值班运行，无需安排运行值班人员，由调度中心统一调控，由集控中心统一维护检修管理。500kv及以上的变电站，目前还采用有人值班的方式，由变电站运行人员分成不用班组，24小时轮流值班运行。

在换流站的调控运行方面，电压等级为±160kv及以上的高压、超高压、特高压直流换流站，均采用有人值班运行方式。运行人员分成不同的班组，24小时轮流值班运行，由运行人员接收调度中心的相关调度指令，在换流站的主控制室或换流站就地现场进行人工操作或发出指令。需要投入较多的人力，一般一个换流站的运行人员需要20人以上，人工成本较大。

而对于直流配电网，因电压等级较低，且随着直流配电网的发展，将来直流配网换流站的数量将会大幅增加，远远超过高压换流站的数量。若还是采用有人值班的方式，将需要大量的运维人员，运行效率低，人力成本投入巨大。因此十分有必要在直流配电网开展无人值班的调控运行方式。在无人值班调度方式下，柔性直流配网系统的调度算法决定了整个系统的控制行为与系统性能，因此优化的调度算法，对实现无人值班的经济可靠运行尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多端柔性直流配网无人值班经济调度优化方法，以实现多端直流配网的自动优化调度运行。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多端柔性直流配网无人值班经济调度优化方法，包括以下步骤：

s101：根据经济调度运行的需要，在满足各负荷供电需求的前提下，调整各换流站的有功和无功出力，设定优化控制目标；

s102：设定边界约束条件，包括如下约束条件：

1)各换流站的有功和无功出力未超过换流站的额定值；

2)各换流站的直流母线电压未超过允许范围；

3)各直流线路功率未超过额定负荷；

4)未出现其他故障或严重告警信息；

s103：在调度主站动态获取当前系统运行状态信息；

s104：调度主站设置仿真计算模块，实时采集当前的系统运行状态信息，自动对当前的状态进行在线计算，给出自动优化定值，并下发执行稳定后，再次反馈计算校核直到功率损耗控制偏差在预设范围内。

进一步的，在步骤s101中，控制目标为直流配电网的网络损耗ploss，表示为：

其中n为直流配电网节点个数，vi是第i个节点电压值，vj是第j个节点电压值，yij是第i个节点和第j个节点之间支路的直流电导。

进一步的，在步骤s103中，所述的系统运行状态信息包括各换流站的母线直流电压、有功功率、无功功率；各直流线路的电流值；各断路器、隔离开关、接地开关的位置状态信息；其他告警信息。

进一步的，在步骤s104中，调度主站设置仿真计算模块，将当前的系统运行状态信息实时采集到主站中，在仿真计算模块，进行遍历优化算法，得到最优解，遍历优化算法是指通过逐一仿真寻优的方法，将每一种工况都循环计算一遍，找出最优解，将最优解对应的各电源和换流站的有功与无功出力及各节点电压值输出，转变成控制信号，通过调度系统下达至多端直流配网控制保护系统；控制保护系统执行控制指令及稳定后，系统的各节点电压等信息再次采集反馈至调度主站，主站仿真计算模块计算实际执行与上次仿真控制目标的偏差，将偏差导致的控制变量，再次下发至多端直流控制系统，形成反馈闭环控制，经过多次闭环反馈，直到功率损耗控制偏差在一个预先设定的范围。

进一步的，在步骤s101中，各换流站的有功和无功出力调整在额定范围内，且各直流线路的负荷也在额定范围内，为达到设定的优化控制目标，而经过计算得到的各换流站的有功和无功出力值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、可以实现多端直流配电网的无人值班优化调度控制，实现各站点电压的精准控制，减少系统损耗，具有较大经济价值；

2、提升系统智能化水平与自动化水平，杜绝人为因素导致的故障；

3、调度中心在线仿真计算遍历寻优，并自动形成下发控制定值，且根据定值执行的实际电压值，多次闭环反复控制微调控制变量，实现闭环精准控制。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

一种多端柔性直流配网无人值班经济调度优化方法，包括以下步骤：

s101：根据经济调度运行的需要，在满足各负荷供电需求的前提下，调整各换流站的有功和无功出力，设定优化控制目标；

s102：设定边界约束条件，包括如下约束条件：

1)各换流站的有功和无功出力未超过换流站的额定值；

2)各换流站的直流母线电压未超过允许范围；

3)各直流线路功率未超过额定负荷；

4)未出现其他故障或严重告警信息；

s103：在调度主站动态获取当前系统运行状态信息；

s104：调度主站设置仿真计算模块，实时采集当前的系统运行状态信息，自动对当前的状态进行在线计算，给出自动优化定值，并下发执行稳定后，再次反馈计算校核直到功率损耗控制偏差在预设范围内。

在本实施例中，在步骤s101中，控制目标为直流配电网的网络损耗ploss，表示为：

其中n为直流配电网节点个数，vi是第i个节点电压值，vj是第j个节点电压值，yij是第i个节点和第j个节点之间支路的直流电导。

在本实施例中，在步骤s103中，系统运行状态信息包括各换流站的母线直流电压、有功功率、无功功率；各直流线路的电流值；各断路器、隔离开关、接地开关的位置状态信息；其他告警信息。

在本实施例中，在步骤s104中，调度主站设置仿真计算模块，将当前的系统运行状态信息实时采集到主站中，在仿真计算模块，进行遍历优化算法，得到最优解，遍历优化算法是指通过逐一仿真寻优的方法，将每一种工况都循环计算一遍，找出最优解，将最优解对应的各电源和换流站的有功与无功出力及各节点电压值输出，转变成控制信号，通过调度系统下达至多端直流配网控制保护系统；控制保护系统执行控制指令及稳定后，系统的各节点电压等信息再次采集反馈至调度主站，主站仿真计算模块计算实际执行与上次仿真控制目标的偏差，将偏差导致的控制变量，再次下发至多端直流控制系统，形成反馈闭环控制，经过多次闭环反馈，直到功率损耗控制偏差在一个预先设定的范围。

在本实施例中，在步骤s101中，各换流站的有功和无功出力调整在额定范围内，且各直流线路的负荷也在额定范围内，为达到设定的优化控制目标，而经过计算得到的各换流站的有功和无功出力值。

如图1所示，调度主站采集换流站端的当前系统运行状态信息，包括各换流站的母线直流电压、有功功率、无功功率。各直流线路的电流值；各断路器、隔离开关、接地开关的位置状态信息、其他告警信息。在调度主站中设置有仿真计算模块，仿真计算模块自动对当前的状态进行计算，当计算结果满足约束条件的时候，将最优解对应的各电源和换流站的有功与无功出力，及各节点电压值输出，转变成控制信号，通过调度系统下达至多端直流配网控制保护系统。控制保护系统执行控制指令及稳定后，系统的各节点电压等信息再次采集反馈至调度主站，主站仿真计算模块计算实际执行与上次仿真控制目标的偏差，将偏差导致的控制变量，再次下发至多端直流控制系统，形成反馈闭环控制，经过多次闭环反馈，直到功率损耗控制偏差在一个预先设定的可接受范围。当计算结果不满足约束条件的时候，返回至调度主站中通过仿真计算模块进行重新调整计算。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。