一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)電壓控制方法及系統(tǒng)

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行與控制，尤其涉及一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)電壓控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、高比例可再生能源電力系統(tǒng)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可再生能源通過電力電子變流器并網(wǎng)，在電壓安全方面給電力系統(tǒng)帶來了諸多挑戰(zhàn)。首先，在以新能源為主體的配電網(wǎng)中，需要變流器承擔電壓調(diào)節(jié)的責(zé)任。此外，隨著變流器大規(guī)模接入電網(wǎng)，系統(tǒng)的潮流分布變?yōu)殡p向流動，當某一并網(wǎng)點的變流器注入電網(wǎng)的功率過高時會造成電壓越限，危害電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。鑒于功率變化對電壓影響較大，考慮到變流器響應(yīng)速度快且具有功率調(diào)節(jié)能力，控制變流器的輸出功率是解決變流器并網(wǎng)點電壓越限問題的有效手段。

3、目前變流器的功率控制方式有就地式、集中式和分布式3種。就地式控制可以簡單地使用變流器本身的自主控制功能來完成，能夠?qū)Ρ镜仉妷哼M行快速反應(yīng)，但單純的就地式策略無法與其他變流器進行協(xié)同控制，缺乏全局觀。集中式控制由中央控制器基于全局信息進行統(tǒng)一的指令調(diào)控，能夠?qū)崿F(xiàn)全局最優(yōu)。但是，當高滲透率變流器的海量接入時，控制變量的數(shù)目大大增加，集中式控制的流程復(fù)雜且不能滿足響應(yīng)速度的需求。

4、因此，研究變流器的分布式控制結(jié)構(gòu)是必要的。分布式控制控制的挑戰(zhàn)主要是共識。但目前已有的研究工作中大都沒有使各變流器的無功功率和有功功率均達成共識，在調(diào)壓過程中沒有充分利用各變流器的資源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)電壓控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對變流器并網(wǎng)點電壓的合理準確控制。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個或多個實施例提供了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，公開了一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)電壓控制方法，包括：

4、根據(jù)變流器接入節(jié)點之間的電氣距離和變流器之間的信息傳輸效率確定圖極限矩陣；

5、基于確定的圖極限矩陣構(gòu)建變流器的有功/無功-電壓近似最優(yōu)控制模型，所述模型包括：

6、基于定義的電壓函數(shù)設(shè)定變流器m的無功-電壓控制的目標函數(shù)及變流器m的有功-電壓控制的目標函數(shù)；

7、根據(jù)納什均衡條件構(gòu)建納什適應(yīng)度函數(shù)，根據(jù)納什適應(yīng)度函數(shù)求解以確定滿足電壓安全約束的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)有功/無功功率控制策略。

8、作為進一步的技術(shù)方案，所述變流器接入節(jié)點之間的電氣距離獲取過程為：

9、根據(jù)電力系統(tǒng)的雅可比矩陣推導(dǎo)配電網(wǎng)的電壓靈敏度系數(shù)；

10、根據(jù)電壓靈敏度系數(shù)確定節(jié)點間電氣距離。

11、作為進一步的技術(shù)方案，還包括：根據(jù)電力系統(tǒng)的雅可比矩陣獲得其逆矩陣，通過電力系統(tǒng)的雅可比矩陣的逆矩陣確定電壓與功率之間的微分關(guān)系，根據(jù)雅可比矩陣的逆矩陣構(gòu)造電壓靈敏度指標，體現(xiàn)各節(jié)點電壓對各節(jié)點功率的敏感程度。

12、作為進一步的技術(shù)方案，所述變流器之間的信息傳輸效率的獲取方式是：

13、基于變流器m和變流器l對應(yīng)的通信節(jié)點之間的最短距離、信息傳輸時出現(xiàn)的延時、變流器m和變流器e對應(yīng)的通信節(jié)點之間的最短距離獲取。

14、作為進一步的技術(shù)方案，所述圖極限矩陣包括有功-圖極限矩陣、無功-圖極限矩陣；

15、其中，wp,ml表示變流器l對變流器m的有功作用強度，wp,ml表示變流器m和變流器l的有功-電壓相互作用程度，wp,ml∈[0,1]；

16、wq,ml表示變流器l對變流器m的無功作用強度；wq,ml表示變流器m和變流器l的無功-電壓相互作用程度，wq,kl∈[0,1]。

17、作為進一步的技術(shù)方案，變流器m的無功-電壓控制的目標函數(shù)用于：變流器m在補償?shù)臒o功功率盡可能少的情況下，減緩電壓越限。

18、作為進一步的技術(shù)方案，變流器m的有功-電壓控制的目標函數(shù)用于：變流器m在削減的有功功率盡可能少的情況下，減緩電壓越限。

19、作為進一步的技術(shù)方案，根據(jù)納什均衡條件構(gòu)建納什適應(yīng)度函數(shù)，具體為：

20、設(shè)變流器m的有功決策變量為pm，決策變量的所有取值構(gòu)成變流器m的有功策略集，所有變流器的決策變量構(gòu)成平均場，若存在一種策略組合，在該策略下，每個變流器的成本都是對手策略下最低的，則此策略組合被稱為納什均衡；

21、利用粒子群算法求解納什均衡的關(guān)鍵在于計算納什適應(yīng)度函數(shù)值，構(gòu)造有功-納什適應(yīng)度函數(shù)，以判斷圖極限平均場博弈(graphon?mean?field?games,gmfg)模型是否達到納什均衡；

22、當且僅當策略集達成納什均衡時，fpnash等于最小值0，若存在任一個變流器的有功控制策略不在均衡點，fpnash>0，納什均衡是該有功-納什適應(yīng)度函數(shù)的全局最優(yōu)點。

23、作為進一步的技術(shù)方案，以確定滿足電壓安全約束的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)有功/無功功率控制策略，具體為：

24、步驟s042：判斷無功功率裕度，假設(shè)分區(qū)內(nèi)變流器m投入全部的可調(diào)無功容量，判斷電壓是否越限，若電壓越限，轉(zhuǎn)入步驟s043；若電壓不越限，轉(zhuǎn)入步驟s045；

25、步驟s043：有功調(diào)壓計算，首先投入全部可調(diào)無功容量，并在此基礎(chǔ)上，利用改進的粒子群算法對分區(qū)內(nèi)各變流器的有功納什均衡點進行求解；

26、步驟s044：根據(jù)有功電壓控制結(jié)果，變流器m更新無功補償功率極限，并重新判斷電壓是否越限，若越限，轉(zhuǎn)入步驟s045；若不越限，電壓控制完成；

27、步驟s045：無功調(diào)壓計算：利用改進的粒子群算法對分區(qū)內(nèi)各變流器的無功納什均衡點進行求解；

28、步驟s046：根據(jù)無功電壓控制結(jié)果，判斷電壓是否越限，若越限，轉(zhuǎn)入步驟s043；若不越限，電壓控制完成。

29、第二方面，公開了一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)電壓控制系統(tǒng)，包括：

30、獲取模塊，被配置為：根據(jù)變流器接入節(jié)點之間的電氣距離和變流器之間的信息傳輸效率確定圖極限矩陣；

31、建模模塊，被配置為：基于確定的圖極限矩陣構(gòu)建變流器的有功/無功-電壓近似最優(yōu)控制模型，所述模型包括：

32、基于定義的電壓函數(shù)設(shè)定變流器m的無功-電壓控制的目標函數(shù)及變流器m的有功-電壓控制的目標函數(shù)；

33、優(yōu)化模塊，被配置為：根據(jù)納什均衡條件構(gòu)建納什適應(yīng)度函數(shù)，根據(jù)納什適應(yīng)度函數(shù)求解以確定滿足電壓安全約束的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器近似最優(yōu)有功/無功功率控制策略。

34、以上一個或多個技術(shù)方案存在以下有益效果：

35、本發(fā)明技術(shù)方案所構(gòu)建的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化變流器系統(tǒng)圖極限平均場博弈模型同時計及物理拓撲和通信結(jié)構(gòu)，采用基于改進的節(jié)點間電氣距離和信息傳輸效率的雙尺度度量構(gòu)建圖極限矩陣近似表征變流器之間的相互作用程度，進而構(gòu)成平均場函數(shù)，根據(jù)平均場函數(shù)構(gòu)建減少變流器無功補償?shù)臒o功-電壓控制和避免有功削減的有功-電壓控制的博弈函數(shù)。進而更準確地表現(xiàn)平均場效應(yīng)。

36、本發(fā)明技術(shù)方案根據(jù)納什均衡方程構(gòu)造了納什適應(yīng)度函數(shù)，通過改進的粒子群算法對圖極限平均場博弈模型進行求解，具有快速收斂、防止算法陷入局部最優(yōu)的優(yōu)勢。

37、本發(fā)明技術(shù)方案根據(jù)圖極限平均場博弈模型的求解結(jié)果，可以獲得滿足電壓安全約束的變流器近似最優(yōu)有功/無功功率控制策略，從而利用較少的功率變化實現(xiàn)對電壓的有效控制，控制精準且高效。

38、本發(fā)明技術(shù)方案各個變流器通過圖極限平均場博弈的目標函數(shù)達成共識(各個變流器通過gmfg確認分別如何出力改善電壓)。利用變流器的資源是指利用所有擁有調(diào)壓能力的變流器的有功功率和無功功率。

39、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。