CN108134401B - 交直流混合***多目标潮流优化及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种交直流混合***多目标潮流优化及控制方法，属于电力技术领域。本发明的目的是通过对含有直流潮流控制器的交直流电网进行多目标潮流优化，将优化结果转化成换流站和直流潮流控制器的上层命令从电网调度中心发出，实现换流站和直流潮流控制器协调控制的交直流混合***多目标潮流优化及控制方法。本发明的步骤是：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制。本发明由于直流潮流控制器一般安装在枢纽换流站的直流母线处，其潮流控制作用是换流站潮流控制的有效补充。

Description

交直流混合***多目标潮流优化及控制方法

技术领域

本发明属于电力技术领域。

背景技术

随着全球气候的逐步恶化、环境污染的日趋严重以及化石能源的日益枯竭，可再生 能源的利用和开发受到了世界各国的重视，特别是太阳能发电、风能发电等在近年来的能源 供给中所占比例逐步增加。然而，风能、太阳能、海洋能都具有间歇性、波动性、随机性和 不可存储性等特点，用于发电属于间歇式电源。逐步将各种大规模可再生能源接入电网，再 加上各种分布式能源采集存储装置、“即插即用”设备以及大型城市负荷的迅速增加，传统的 电网结构、运行技术和电力装备等难以满足给其提供多电源供电和多落点受电的要求，因此 需要采用新的电网结构、先进技术和装备来满足未来能源格局的深刻变化。

发明内容

本发明的目的是通过对含有直流潮流控制器的交直流电网进行多目标潮流优化，将 优化结果转化成换流站和直流潮流控制器的上层命令从电网调度中心发出，实现换流站和直 流潮流控制器协调控制的交直流混合***多目标潮流优化及控制方法。

本发明的步骤是：

步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；

步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；

(1)建立含有直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型；

①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定 裕度；

②确定最优潮流数学模型中直流***方程；

③确定最优潮流数学模型中交流***方程以及***的约束条件；

(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；

步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；

步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控 制；

(1)调整换流站；

(2)调整直流潮流控制器。

本发明潮流模型的优化主要分为含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数 学模型的建立和直流潮流控制器与换流站的协调配合；

①含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型的建立包括：三个目标函数、交 流***方程以及直流***方程；

(1)目标函数：

一、网损最小：

式中:f_Q表示***的总网损；P_k.loss表示支路k的网损；P_i.loss表示第i个VSC的网损；g_k表示支路k的电导，I_ci为第i个VSC的电流；a、b、c是计算换流器损耗的系数；N_B为所 有支路集合；N_VSC为VSC节点集合；P_DCPFC.loss表示直流潮流控制器的损耗；N_C为加装直流 潮流控制器的换流站所连接的所有支路集合；U_k为线路中换流器两端电压值；I_k为加装直流 潮流控制器的换流站所连接的线路的电流值；

二、***电压偏移量最小：

式中，

表示节点i的期望电压值，

表示节点i的最大电压，

表示节点i的最小电压； N_A为所有节点集合；U_iline为潮流控制器的出口电压；在加入潮流控制器后，由于变比M的 影响，导致相应的节点电压发生变化；

三、静态电压稳定裕度最大：

Max.v_SM＝δ_min (4)

式中，δ_min为收敛潮流的雅可比矩阵的最小奇异值；

(2)交流***方程：

式中，该支路两端的电压幅值分别为u_i和u_j，θ_ij为i、j两节点的相角差；P_Gi和P_Di分别为节 点i的有功发电功率和负荷功率；Q_Gi和Q_Di分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；G_ij和B_ij分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；N_PQ为PQ节点集合；N_i表示与节 点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点；

(3)直流***方程：

在加入直流潮流控制器后的环网式直流电网，具体说明如下：

R₁₂、R₁₅、R₂₃、R₂₅、R₃₅、R₄₅分别为五条支路上的电阻值；V_M1、V_M2、V_M3、V_M4分别为安装在换流站5处的直流潮流控制器在每个线路中等效的MMC子模块电压值；

直流潮流控制器用一个换流站端口电压为输入电压，以潮流控制器出口电压为输出电压的理 想变压器模型代替；该理想变压器的变比M的表达式为：

式中，U_line为潮流控制器的出口电压，VSC换流站端口电压作为输入电压即U_VSC；

加装潮流控制器后加装支路电流为：

式中，V_C代表潮流控制器两端的电压，后面用U_C表示；

加装支路传输功率为：

式中，P₁₂、P₁₅、P₂₃、P₂₅、P₃₅、P₄₅分别为VSC₁与VSC₂，VSC₁与VSC₅，VSC₂与VSC₃，VSC₂与VSC₅，VSC₃与VSC₅，VSC₄与VSC₅之间的传输功率；

没有加入潮流控制器前的直流电网节点i和j的注入功率：

式中：P_i、P_j是节点i、j的注入功率；m、n分别表示与节点i、j相连的节点；Y_ij是支路L_ij的导纳；

加入潮流控制器后的注入功率为：

式中：

是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；

由等效注入功率法计算潮流控制器对节点i、j注入功率的修正量，由式(12)表示；由此， 潮流控制器对***的影响转化成为加入两端节点的等效附加功率；

式中：P_i'、P_j'是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；ΔP_i、ΔP_j是加入潮流控制器后节 点i、j的注入功率修正量；

改写上式：

建立含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型之后，进行潮流计算；

②直流潮流控制器与换流站的协调配合：

步骤1：输入直流潮流控制器和所有换流站的初始状态A；

步骤2：令N＝1；

步骤3：调整换流站N；

步骤4：判断换流站N调整之后，没调整和调整之后的换流站与直流潮流控制器的状态是否越 限，如果越限则放弃调整换流站N，并将N换流站放到调整序列的末尾，N＝N+1，回到步骤3； 如果不越限，对换流站N进行调整，N＝N+1；

步骤5：判断所有换流站是否调节完备，是则继续调节直流潮流控制器，然后结束；否则回到 步骤3。

本发明潮流计算步骤是：

步骤1：输入原始数据并给定电压初值；

步骤2：基于等效注入功率法对节点注入功率进行修正；

步骤3：形成***导纳参数矩阵；

步骤4：列写功率方程求解有功功率不平衡量；

步骤5：判断最大不平衡量是否小于设定的精度值，如果小于则计算节点功率和支路电流输 出结果；如果大于所设定的精度值则形成雅可比矩阵，求解电压修正量，对初值进行修正并 回到步骤2直到有功功率小于精度值。

本发明由于直流潮流控制器一般安装在枢纽换流站的直流母线处，其潮流控制作用 是换流站潮流控制的有效补充。本发明在考虑电网经济性的前提下，将网络损耗，静态电压 稳定指标和电压偏移量加入到最优潮流的目标函数中，根据静态电压稳定分析方法的不同特 点，选择以收敛潮流的雅可比矩阵的最小模特征值来表示当前***工作点的静态稳定裕度， 提出了改善交直流***运行性能的含有直流潮流控制器的交直流混合***优化模型及控制方 法。

附图说明

图1是直流电网的控制架构图；

图2是广义下垂控制方式图；

图3是直流潮流控制器的拓扑结构图；

图4是直流线路的线路电流变化图；

图5是加入直流潮流控制器后的环网式直流电网等效图；

图6是引入等效注入功率法的潮流计算流程图；

图7是协调控制流程图；

图8是发明的实施例舟山工程等效图；

图9是优化前后各节点电压对比图；

图10是优化前后目标函数对比图；

图11是采用协调控制各换流站功率变化图；

图12是采用协调控制时各节点电压变化图；

图13是采用协调控制时DCPFC的功率变化图。

具体实施方式

经过探索与研究，基于柔性直流输电的直流电网技术以其灵活可控、适应性强等特 点成为目前解决该问题的众多方案中的研究热点，直流输电网络技术及构建，已经成为未来 电网的重要发展方向和组成部分。直流电网是由大量直流端直流形式互联组成的能量传输系 统，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，其涵盖了输电、变电、配电等环 节。利用先进的直流输电技术，可实现大规模可再生能源发电的接入及大容量长距离的电能 输送，能够有效实现资源的优化配置，解决由于分散性可再生能源大规模增长导致的可靠接 入、现代城市经济增长带来的高效可靠供电等难题，可提高能源利用效率，确保安全、可靠、 优质的电力供应。

相比于两端直流输电***而言，多端柔性直流输电***的冗余性和灵活性确保了直 流线路上输送功率的连续性及电能的高质量，采用多端柔性直流***不仅有助于减少线路损 耗，而且有助于提高***可靠性。然而这些优势的实现离不开许多技术上的挑战，一个主要 的技术挑战就是多端柔性直流***中潮流的控制。对于两端直流输电***而言，由于两个直 流端口之间仅有一条输电线路，潮流分布仅由两节点间的电压差及线路电阻依据欧姆定律决 定，所以可以仅仅通过对换流站的电压或电流控制来实现对直流线路上潮流的控制。但对于 多端柔性直流输电***而言，由于每个直流端口上可能同时连接两条或多条直流线路，所以 其内部含有环、网状结构，而多端柔性直流***中的可控支路数为直流端口数目N-1，当直 流支路超过这一数目时，直流电网中就会存在潮流不可控的支路，即直流潮流控制的自由度 不足。此时仅由换流站对潮流进行控制而不采用其他手段的话，可能因某条线路的潮流得不 到有效控制而引起多端柔性直流***中直流线路上的潮流分布不均，严重时甚至引起线路过 载，从而使导体过热，危及***安全运行，所以加入直流潮流控制器去提高直流潮流控制的 自由度。为了控制直流电网的稳态潮流，以避免过载或优化直流电网的内部功率，需要一种 优化潮流的方法，但目前尚无有效的实现换流站和潮流控制器协调控制优化潮流的方法，因 此研究含直流潮流控制器的直流电网潮流优化控制方法是非常重要的。

本发明的步骤是：

步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率等数据；

步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；

(1)建立含有直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型；

①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定 裕度；

②确定最优潮流数学模型中直流***方程；

③确定最优潮流数学模型中交流***方程以及***的约束条件；

(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；

步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；

步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控 制；

(1)调整换流站；

(2)调整直流潮流控制器。

所述步骤2中换流站的控制策略选择广义下垂控制方式，是定功率、下垂、定电压这三种控制方法的统一形式，通过改变控制系数来实现广义下垂控制。直流潮流控制器采用 基于MMC的新型潮流控制器，通过改变串入在直流线路中的换流器的电压值改变线路电流， 实现潮流的控制。将网损最小、电压偏移量最小(即电压水平最好)及***静态电压稳定裕 度最大同时作为优化目标；交流***方程主要是采用极坐标形式的交流节点功率方程，加装 直流潮流控制器会在***中增加新的节点，采用等效功率注入法，直流潮流控制器对潮流的 改变，可以由等效注入功率法转化为对节点注入功率的修正。

所述步骤4中调整直流潮流控制器和换流站的顺序为：首先调整换流站1由初始状态到下一个状态，并检验换流站1调整后直流电网是否越限，如果不越限，则继续进行下一个换流站的调整。如果越限，则放弃调整该换流站，并将其置于调整换流站序列的末尾，先调整下一个换流站2，以此类推，直至所有换流站都调整完毕。最后，再对直流潮流控制器进行调整。

本发明的具体实施主要分为三个部分，分别为基于最优潮流的直流电网控制策略、 潮流模型的优化、以及算例分析；

第一个部分：基于最优潮流的直流电网控制策略。本部分主要分为直流电网的控制架构、换 流站的控制策略和直流潮流控制器的控制策略。

直流电网的控制架构图如图1所示，具体的控制方式如下：

(1)在直流网络中加入直流潮流控制器，将从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率作 为参考值传送到调度中心。

(2)直流潮流控制器在线路中等效为电压源，将测量得到的直流潮流控制器各MMC子模块电压和所在线路电流作为参考值传送到调度中心。

(3)根据所测参考值对整个交直流混合电网进行多目标潮流优化。

(4)依据多目标优化的结果，调度中心发出指令去调整换流站和直流潮流控制器各 自的测量值。

(5)将数据重新发送给交直流电网，实现换流站与直流潮流控制器相互配合去控制 ***潮流。

(6)如此循环往复，直到***运行在最优状态。

换流站采用广义下垂控制方式的控制策略如图2所示，具体说明如下：

广义下垂控制方式又分为三种控制方式：

(1)定电压控制是使某一个换流站的直流电压为一给定的初始值，并且该换流站需要实现维 持功率平衡的任务。

(2)下垂控制不需要换流站之间的实时通信，通过就地控制使各个换流站协调配合 控制***潮流，但是换流站的直流电压不受控制。

(3)定功率控制的换流站自身接收和发送的功率保持恒定，根据不同的电压值来实 现调节输入和输出的电流大小。

三种控制方式有各自适用的条件，本发明采用这三种控制方法的统一形式，实现当 ***潮流发生变化，***运行在最优状态。

可以用一条直线来表示这三种常用的控制方式：

αV_DC+βP+γ＝0 (1)

式中:V_DC为换流站直流电压；P为换流站有功功率。

直流潮流控制器的控制策略如图3、图4所示，分别为直流潮流控制器的拓扑结构图和直流线路的线路电流变化图，具体说明如下。

本发明采用的直流潮流控制器是基于MMC的新型潮流控制器，它是在电压源型直流潮流控制器的基础上进行的拓展。该潮流控制器具有额定容量小、不需与外部电源连接和 便于扩展等优点。假设直流***为三端环网结构，接线方式为伪双极式，直流潮流控制器的 位置在换流站1处，主要包括两个MMC子模块和一个交流变压器，其拓扑具有公共的交流 母线。MMC1和MMC2的直流部分分别串入到换流站1、换流站2的支路中和换流站1、换 流站3的支路中。MMC1和MMC2的交流部分共同连接交流变压器来实现自身功率平衡。 MMC1和MMC2分别由6个桥臂组成，每个桥臂又由相同数目的全桥型子模块级联组成，可 以输出正负两种电压。

通过改变直流潮流控制器中MMC1和MMC2串入到线路中的电压V_M1、V_M2来控制 V₂和V₃对V₁的电压值，进而改变线路电流I₁₂、I₁₃、I₂₃的大小和方向，最后实现潮流的控制。 根据已知的直流***参数可以得到线路电流I₁₂、I₁₃、I₂₃和V_M1-V_M2的关系。根据图4所示， I₁₂与V_M1-V_M2为负相关，I₁₃、I₂₃与V_M1-V_M2为正相关。I₁₂在V_M1-V_M2为2.25kV时为0，I₁₃在V_M1-V_M2为-4.05kV时为0，当I₁₂和I₁₃都为0时，***中会产生环流，对***安全可靠造 成影响，故要使直流潮流控制器正常运行，V_M1-V_M2应在-4.05-2.25kV的范围之内。

本发明第二部分潮流模型的优化，主要分为含直流潮流控制器的交直流***多目标 潮流优化数学模型的建立和直流潮流控制器与换流站的协调配合。

①含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型的建立包括：三个目标函 数、交流***方程以及直流***方程。

(1)目标函数：

一、网损最小：

式中:f_Q表示***的总网损；P_k.loss表示支路k的网损；P_i.loss表示第i个VSC的网损；g_k表 示支路k的电导，I_ci为第i个VSC的电流；a、b、c是计算换流器损耗的系数；N_B为所有 支路集合；N_VSC为VSC节点集合；P_DCPFC.loss表示直流潮流控制器的损耗；N_C为加装直流潮 流控制器的换流站所连接的所有支路集合；U_k为线路中换流器两端电压值；I_k为加装直流潮 流控制器的换流站所连接的线路的电流值。

二、***电压偏移量最小：

式中，

表示节点i的期望电压值，

表示节点i的最大电压，

表示节点i的最小电压； N_A为所有节点集合；U_iline为潮流控制器的出口电压；在加入潮流控制器后，由于变比M的 影响，导致相应的节点电压发生变化。

三、静态电压稳定裕度最大：

Max.v_SM＝δ_min (4)

式中，δ_min为收敛潮流的雅可比矩阵的最小奇异值；

(2)交流***方程：

式中，该支路两端的电压幅值分别为u_i和u_j，θ_ij为i、j两节点的相角差；P_Gi和P_Di分别为节 点i的有功发电功率和负荷功率；Q_Gi和Q_Di分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；G_ij和B_ij分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；N_PQ为PQ节点集合；N_i表示与节 点i相连的所有节点的集合(包括自身)；s表示平衡节点。

(3)直流***方程：

本发明在加入直流潮流控制器后的环网式直流电网等效图如图5所示，具体说明如下： R₁₂、R₁₅、R₂₃、R₂₅、R₃₅、R₄₅分别为五条支路上的电阻值；直流***中电流流向如图5中I₁₂、I₁₅、I₂₃、I₂₅、I₃₅、I₄₅所示；V_M1、V_M2、V_M3、V_M4分别为安装在换流站5处的直 流潮流控制器在每个线路中等效的MMC子模块电压值。

直流潮流控制器用一个换流站端口电压为输入电压，以潮流控制器出口电压为输出 电压的理想变压器模型代替；该理想变压器的变比M的表达式为：

式中，U_line为潮流控制器的出口电压，VSC换流站端口电压作为输入电压即U_VSC。

加装潮流控制器后加装支路电流为：

式中，V_C代表潮流控制器两端的电压，后面用U_C表示。

加装支路传输功率为：

式中，P₁₂、P₁₅、P₂₃、P₂₅、P₃₅、P₄₅分别为VSC₁与VSC₂，VSC₁与VSC₅，VSC₂与VSC₃， VSC₂与VSC₅，VSC₃与VSC₅，VSC₄与VSC₅之间的传输功率。

加装直流潮流控制器会在***中增加新的节点，含有多个潮流控制器或多环网的复 杂直流电网将给潮流计算引入大量附加计算，如***节点导纳矩阵和雅克比矩阵阶数增加、 元素修改等问题。为解决上述问题，采用等效注入功率方法。

没有加入潮流控制器前的直流电网节点i和j的注入功率：

式中：P_i、P_j是节点i、j的注入功率；m、n分别表示与节点i、j相连的节点；Y_ij是支路L_ij的导纳。

加入潮流控制器后的注入功率为：

式中：

是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率。

由等效注入功率法计算潮流控制器对节点i、j注入功率的修正量，由式(12)表示；由此，潮流控制器对***的影响转化成为加入两端节点的等效附加功率；

式中：

是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；ΔP_i、ΔP_j是加入潮流控制器后节 点i、j的注入功率修正量。

此外，若使用等效理想变压器表示串联电压源型潮流控制器，改写上式：

建立含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型之后，进行潮流计算。

本发明引入等效功率注入法进行潮流计算，具体步骤如图6所示。

调度中心根据最优潮流的结果，发出控制命令对换流站和直流潮流控制器进行相应 的调整，调整后可以使直流电网运行在最优状态。这些控制指令将定期反馈给每个可控的换 流站或直流潮流控制器。但是，需要注意的是，直流潮流控制器和换流站的协调控制无法瞬 时完成，为了***的稳定，需要分步进行调整。

②本发明引入协调控制去调整直流潮流控制器和换流站，具体步骤如图7所示。

步骤1：输入直流潮流控制器和所有换流站的初始状态A；

步骤2：令N＝1；

步骤3：调整换流站N；

步骤4：判断换流站N调整之后，没调整和调整之后的换流站与直流潮流控制器的状态是否越 限，如果越限则放弃调整换流站N，并将N换流站放到调整序列的末尾，N＝N+1，回到步骤3； 如果不越限，对换流站N进行调整，N＝N+1；

步骤5：判断所有换流站是否调节完备，是则继续调节直流潮流控制器，然后结束；否则回到 步骤3。

本发明潮流计算步骤是：

步骤1：输入原始数据并给定电压初值；

步骤2：基于等效注入功率法对节点注入功率进行修正；

步骤3：形成***导纳参数矩阵；

步骤4：列写功率方程求解有功功率不平衡量；

步骤5：判断最大不平衡量是否小于设定的精度值，如果小于则计算节点功率和支路电流输 出结果；如果大于所设定的精度值则形成雅可比矩阵，求解电压修正量，对初值进行修正并 回到步骤2直到有功功率小于精度值。

第三部分：算例分析

图8-图11是实施例本发明在MATLAB软件中的具体应用，舟山工程的等效图如图8所示，具体 说明如下。

图8中岛5为洋山岛，该岛换流站采用定直流电压模式运行，用以维持直流电网的电压恒定，岛1、岛2、岛3以及岛4分别为舟山本岛、岱山岛、衢山岛以及泗礁岛，都采用 定有功功率运行模式。

对交直流混合***进行优化，得到优化后各节点电压与优化之前各节点电压的对比 折线图如图9所示，得到优化之后与优化之前的目标函数对比图如图10所示。

参见图9、图10，多目标函数中总网络损耗由优化前的842.65MW变为优化之后的385.45MW，电压偏移量由优化前的3.70变为优化之后的3.66，静态电压稳定裕度由优化之前的3.60变为优化之后的3.69，可见多目标函数中总网络损耗经过优化之后与之前相比大大降低，电压偏移量变小，而静态电压稳定裕度变大，五端交直流***运行在最优状态。

本发明采用协调控制的功率变化图如图11所示，具体说明如下。

参见图11，0.8s时，首先调整换流站1，将换流站1由初始状态注入功率60MW调 整到40MW，检验发现***没有出现不正常运行情况，则换流站1可以调整。之后，在1.2s 时调整换流站2，将换流站2由初始状态注入功率160MW调整到180MW，检验发现***没 有出现不正常运行情况，则换流站2可以调整。然后，在2.1s时调整换流站3，将换流站3 由初始状态发出功率30MW调整至40MW，检验后***没有出现不正常运行状态，则换流站 3可以调整。在3.1s时，将换流站由初始状态发出40MW调整至50MW，检验后***没有 出现不正常运行状态，则换流站4可以调整。在4.3s时调整换流站5，将换流站5由初始状 态发出功率150MW调整至130MW，检验后***依然没有出现不正常运行情况，故换流站可 以按照顺序进行调整。最后，对直流潮流控制器进行调整，改变直流潮流控制器的初始控制 值。

根据图8-图11，说明本发明能够克服直流线路中潮流分布不均、提高直流电网的潮 流控制自由度，同时降低了网络损耗，使交直流***运行在最优状态，实现了换流站和直流 潮流控制器的协调控制。

Claims (3)

1.一种交直流混合***多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：

步骤1：调度控制中心接收从交直流电网测量得到的直流电压和有功功率数据；

步骤2：利用测量得到的数据，进行含直流潮流控制器的交直流电网最优潮流计算；

(1)建立含有直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型；

①建立最优潮流数学模型中所包括三个目标函数：网络损耗、电压偏移量以及静态电压稳定裕度；

②确定最优潮流数学模型中直流***方程；

③确定最优潮流数学模型中交流***方程以及***的约束条件；

(2)求解引入等效注入功率法的最优潮流，对整个交直流电网进行多目标潮流优化；

步骤3：根据最优潮流的结果，调度控制中心发出指令给各换流站和直流潮流控制器；

步骤4：各换流站和直流潮流控制器按预选设定的控制策略调整运行状态，实现潮流优化控制；

(1)调整换流站；

(2)调整直流潮流控制器。

2.根据权利要求1所述的交直流混合***多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：潮流模型的优化主要分为含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型的建立和直流潮流控制器与换流站的协调配合；

①含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型的建立包括：三个目标函数、交流***方程以及直流***方程；

(1)目标函数：

一、网损最小：

式中:f_Q表示***的总网损；P_k.loss表示支路k的网损；P_i.loss表示第i个VSC的网损；g_k表示支路k的电导，I_ci为第i个VSC的电流；a、b、c是计算换流器损耗的系数；N_B为所有支路集合；N_VSC为VSC节点集合；P_DCPFC.loss表示直流潮流控制器的损耗；N_C为加装直流潮流控制器的换流站所连接的所有支路集合；U_k为线路中换流器两端电压值；I_k为加装直流潮流控制器的换流站所连接的线路的电流值；

二、***电压偏移量最小：

式中，

表示节点i的期望电压值，

表示节点i的最大电压，

表示节点i的最小电压；N_A为所有节点集合；U_iline为潮流控制器的出口电压；在加入潮流控制器后，由于变比M的影响，导致相应的节点电压发生变化；

三、静态电压稳定裕度最大：

Max.v_SM＝δ_min (4)

式中，δ_min为收敛潮流的雅可比矩阵的最小奇异值；

(2)交流***方程：

式中，支路两端的电压幅值分别为u_i和u_j，θ_ij为i、j两节点的相角差；P_Gi和P_Di分别为节点i的有功发电功率和负荷功率；Q_Gi和Q_Di分别为节点i的无功发电功率和负荷功率；G_ij和B_ij分别表示节点导纳矩阵中第i行第j列的实部和虚部；N_PQ为PQ节点集合；N_i表示与节点i相连的所有节点的集合；s表示平衡节点；

(3)直流***方程：

在加入直流潮流控制器后的环网式直流电网，具体说明如下：

R₁₂、R₁₅、R₂₃、R₂₅、R₃₅、R₄₅分别为五条支路上的电阻值；V_M1、V_M2、V_M3、V_M4分别为安装在换流站5处的直流潮流控制器在每个线路中等效的MMC子模块电压值；

直流潮流控制器用一个换流站端口电压为输入电压，以潮流控制器出口电压为输出电压的理想变压器模型代替；该理想变压器的变比M的表达式为：

式中，U_line为潮流控制器的出口电压，VSC换流站端口电压作为输入电压即U_VSC；

加装潮流控制器后加装支路电流为：

式中，V_C代表潮流控制器两端的电压，后面用U_C表示；

加装支路传输功率为：

式中，P₁₂、P₁₅、P₂₃、P₂₅、P₃₅、P₄₅分别为VSC₁与VSC₂，VSC₁与VSC₅，VSC₂与VSC₃，VSC₂与VSC₅，VSC₃与VSC₅，VSC₄与VSC₅之间的传输功率；

没有加入潮流控制器前的直流电网节点i和j的注入功率：

式中：P_i、P_j是节点i、j的注入功率；m、n分别表示与节点i、j相连的节点；Y_ij是支路L_ij的导纳；

加入潮流控制器后的注入功率为：

式中：P_i'、P_j'是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；

由等效注入功率法计算潮流控制器对节点i、j注入功率的修正量，由式(12)表示；由此，潮流控制器对***的影响转化成为加入两端节点的等效附加功率；

式中：P_i'、P'_j是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率；ΔP_i、ΔP_j是加入潮流控制器后节点i、j的注入功率修正量；

改写上式：

建立含直流潮流控制器的交直流***多目标潮流优化数学模型之后，进行潮流计算；

②直流潮流控制器与换流站的协调配合：

步骤1：输入直流潮流控制器和所有换流站的初始状态A；

步骤2：令N＝1；

步骤3：调整换流站N；

步骤4：判断换流站N调整之后，没调整和调整之后的换流站与直流潮流控制器的状态是否越限，如果越限则放弃调整换流站N，并将N换流站放到调整序列的末尾，N＝N+1，回到步骤3；如果不越限，对换流站N进行调整，N＝N+1；

步骤5：判断所有换流站是否调节完备，是则继续调节直流潮流控制器，然后结束；否则回到步骤3。

3.根据权利要求2所述的交直流混合***多目标潮流优化及控制方法，其特征在于：潮流计算步骤是：

步骤1：输入原始数据并给定电压初值；

步骤2：基于等效注入功率法对节点注入功率进行修正；

步骤3：形成***导纳参数矩阵；

步骤4：列写功率方程求解有功功率不平衡量；

步骤5：判断最大不平衡量是否小于设定的精度值，如果小于则计算节点功率和支路电流输出结果；如果大于所设定的精度值则形成雅可比矩阵，求解电压修正量，对初值进行修正并回到步骤2直到有功功率小于精度值。

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