一種多功能固態限流器優化配置方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力運行與規劃技術領域，更為具體地說，設及一種多功能固態限流 器優化配置方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子技術的不斷發展，電子整流器、逆變器等產品接入電網的規模也越 來越大，電子整流器、逆變器等產品能夠產生較高的生產效率，但也導致電力系統的電能出 現諧波和電壓波動等的問題。同時，風力發電、光伏發電等新能源技術也隨著電力電子技術 的發展而迅猛擴展，但由于自身所存在的非線性特性，致使系統電壓產生波動，進而影響電 能的質量。因此，隨著各種用電產品的接入W及新能源發電技術的引入，使得用電負荷不斷 增加，電網規模和容量也迅猛擴大。隨著用電負荷的增加，電網中電路常常會發生短路故 障，進而對接入電網的用電產品造成巨大的經濟損失并引發安全問題，因此，作為限制電流 的限流器在電網中的作用越來越重要。
[0003] 為更好地適用于現在的電力系統，一種既能解決電能質量問題，又能很好的實現 限流目的的具有電壓補償和限流功能的多功能固態限流器越來越受到業界人±的關注。由 于電網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 的多功能固態限流器的配置也就不同。但是運種多功能固態限流器并沒有明確的優化配置 準則，進而難W滿足多樣化的負載電壓質量和限流等級需求，運不僅會造成多功能固態限 流器配置的浪費，還會增加投資成本。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種多功能固態限流器優化配置方法，W解決【背景技術】所述 的現有多功能固態限流器因沒有明確的優化配置準則而造成多功能固態限流器配置浪費 的問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：
[0006] -種多功能固態限流器優化配置方法，所述多功能固態限流器優化配置方法包 括：
[0007] 將多功能固態限流器建立為由并聯的開關分別控制受控電壓源和電感的模型； [000引在典型配網負載的基礎上，分析多功能固態限流器在母線中的容量需求；
[0009] 設置多功能固態限流器的約束條件；
[0010] 根據多功能固態限流器的總容量和限流電感設置多功能固態限流器的目標函數； [ocm]對多功能固態限流器的目標函數進行求解。
[0012] 優選地，所述由并聯的開關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，且多功能固態限流器工作為電壓補償 時，X取值為1;多功能固態限流器工作為限流時，X取值為0。
[0013] 優選地，所述典型配網為母線雙負荷模型、放射式接線模型、干線式接線模型或鏈 式接線模型。
[0014] 優選地，所述分析多功能固態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] 根據有功無功理論計算得知多功能固態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限流器的補償容量。
[001 9] 優選地，所述多功能固態限流器的約束條件為：Uimin+Uz廣Uif卽mssf Cli ^imax+Uzi- Uif, Iimax ^ I Imax。
[0020]優選地，所述多功能固態限流器的目標函數為：
[0022] 優選地，所述對多功能固態限流器的目標函數進行求解的方法為使用多目標改進 遺傳算法、粒子群優化算法或神經網絡優化算法。
[0023] 優選地，所述對多功能固態限流器的目標函數進行求解的方法為多目標改進遺傳 算法。
[0024] 優選地，所述多目標改進遺傳算法包括：
[0025] 根據多功能固態限流器的目標函數及約束條件選擇遺傳算法的種群規模N、交叉 概率P。和變異概率Pm,選用滿足經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，直至滿足終止準則。
[0031] 本發明提供的多功能固態限流器優化配置方法包括:SOI:將多功能固態限流器建 立為由并聯的開關分別控制受控電壓源和電感的模型；S02:在典型配網負載的基礎上，分 析多功能固態限流器在母線中的容量需求;S03:設置多功能固態限流器的約束條件;S04: 根據多功能固態限流器的總容量和限流電感設置多功能固態限流器的目標函數;S05:對多 功能固態限流器的目標函數進行求解。本發明提供的多功能固態限流器優化配置方法能夠 在實現多功能固態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，建立多功能固態限流器的簡化數學模型，且該簡化數學模型能夠準確 描述多功能固態限流器的工作狀態，W便于對多功能固態限流器在電網中建模和配置。本 方法能夠靈活配置多功能固態限流器在電網中不同節點的分布，建立一個多功能固態限流 器的綜合模型，該綜合模型不僅能夠對電網中不同電壓等級的母線及不同大小的短路電流 進行配置兼顧經濟的限流電感效，而且還能對電網中敏感程度不同的負載電壓及發生不同 波動范圍的電壓進行配置多功能固態限流器的電壓補償容量，最終實現多功能固態限流器 最優化配置。本發明通過對多功能固態限流器的優化配置進行求解，有效提高最優解的求 解效率，從而實現最優配置，降低經濟投入，提高資源高效分配。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，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人員而言，在不付出創造性勞動 的前提下，還可W根據運些附圖獲得其它的附圖。
[0033] 圖1是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法的流程示意圖；
[0034] 圖2是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態限流器 在電壓補償情況下的簡化數學模型圖；
[0035] 圖3是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態限流器 在限流情況下的簡化數學模型圖；
[0036] 圖4是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態限流器 在配網中進行分析的流程示意圖；
[0037] 圖5是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態限流器 在母線雙負荷模型中的分析數學模型圖；
[0038] 圖6是本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態限流器 的多目標改進遺傳算法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法，解決了現有多功能固態限 流器因沒有明確的優化配置準則而造成多功能固態限流器配置浪費的問題。
[0040] 為了使本技術領域的人員更好地理解本發明實施例中的技術方案，并使本發明實 施例的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例中的技術 方案作進一步詳細的說明。
[0041] 請參考附圖1，附圖1示出了本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法 的流程示意圖。本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法包括：
[0042] SOI:將多功能固態限流器建立為由并聯的開關分別控制受控電壓源和電感的模 型；
[0043] S02:在典型配網負載的基礎上，分析多功能固態限流器在母線中的容量需求；
[0044] S03:設置多功能固態限流器的約束條件；
[0045] S04:根據多功能固態限流器的總容量和限流電感設置多功能固態限流器的目標 函數；
[0046] S05:對多功能固態限流器的目標函數進行求解。
[0047] 其中，步驟SOl為多功能固態限流器數學簡化模型的建立，具體請參考附圖2和3， 附圖2和3分別示出了本發明實施例提供的多功能固態限流器優化配置方法中多功能固態 限流器在電壓補償和限流情況下的簡化數學模型圖。多功能固態限流器數學簡化模型由并 聯的開關分別控制受控電壓源和電感的模型的建立為：當多功能固態限流器的運行是在電 壓補償情況時，S相全控整流橋的穩壓為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為調制系數。
[0048] 當多功能固態限流器的運行是在限流情況時，多功能固態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，可建立多功能固態限流器的數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，且多功能固態限流器工作為電壓補償時，X取值為 1;多功能固態限流器工作為限流時，X取值為0。
[0050] 本發明實施例中的典型配網為母線雙負荷模型、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示出了本發明實施例提供的多功能固態限流器優 化配置方法中多功能固態限流器在配網中進行分析的流程示意圖。本發明實施例提供的多 功能固態限流器優化配置方法在典型配網負載的基礎上，對多功能固態限流器在母線中的 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:根據有功無功理論計算得知多功能固態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