柔性交直流混联电网控制器协调优化策略研究

摘要

近些年来，新型柔性交直流技术已大量应用在中国互联输电系统中，其在一定程度上提高了互联系统的经济性以及可靠性，但柔性交直流系统的接入亦会显著改变系统固有特征，使得交直流系统之间的相互作用机理愈加复杂，原有控制策略失调及失效风险加剧。 本文针对柔性交直流混联系统暂态稳定性控制策略这一问题进行研究，主要研究内容包括： （1）针对柔性交直流输电系统中的重要控制器进行机理分析和模型研究，剖析控制器参与系统暂态振荡过程的负阻尼机理，着重讨论了各类控制器之间的耦合效应以及对于系统稳定性的影响特征。 （2）对于多控制器协调优化问题进行建模，提出兼顾稳定性以及鲁棒性的多目标优化函数：即利用ITAE准则制定的稳定性目标函数，利用田口法制定的鲁棒性目标函数，并依据相关因子的概念对于优化约束进行简化。此外，基于灵敏度法以及主成分分析理论制定了多种运行方式下的综合评价指标，以此进行控制器参数的筛选。 （3）构建基于NSGA-Ⅱ的多目标优化函数寻优算法，得到兼具有系统稳定性以及多运行方式下的鲁棒性的Pareto最优解集。此外，通过构建总体目标贴近度函数，可以得到解集中的最优折中解。 （4）利用改进型四机两区域系统以及EPRI36节点系统为测试系统，再基于PSASP-MATLAB混合仿真技术对于本文所提出的协调优化策略在测试系统内部进行仿真验证。算例对比分析表明了交直流控制器参数优化可显著提升系统暂态稳定性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1柔性直流输电技术发展现状

1.2.2柔性交流输电技术发展现状

1.2.3柔性交直流混联系统控制器优化研究现状

1.3 本文研究内容与结构安排

1.3.1基本研究方案

1.3.2章节安排

第二章 柔性交直流混联系统阻尼控制器的建模与机理研究

2.1引言

2.2柔性交流输电系统

2.2.1 TCSC的系统结构

2.2.2 TCSC的基本控制机理

2.2.3 TCSC的附加阻尼控制系统

2.3 柔性直流输电系统

2.3.1 VSC-HVDC的系统结构

2.3.2 VSC-HVDC的基本原理

2.3.3 VSC-HVDC的附加阻尼控制

2.4电力系统稳定器的机理研究

2.4.1 PSS的拓扑结构

2.4.2 PSS抑制振荡的原理

2.5本章小结

第三章 多控制器协调优化策略

3.1引言

3.2多控制器的交互效应分析

3.3 多控制器协调优化策略

3.3.1稳定性目标函数

3.3.2 鲁棒性目标函数

3.3.3 优化约束简化

3.3.4 控制器参数筛选

3.4本章小结

第四章 基于NSGA-Ⅱ的控制器多目标优化算法

4.1引言

4.2 PSASP-MATLAB混合仿真技术

4.2.1 PSASP的软件概述

4.2.2 PSASP-MATLAB接口

4.3基于PSASP-MATLAB混合仿真的多目标优化算法

4.3.1多目标优化算法NSGA-Ⅱ

4.3.2 基于NSGA-Ⅱ的多控制器参数协调优化

4.4 帕累托前沿最优解的选取

4.5本章小结

第五章 多控制器协调优化策略仿真分析

5.1引言

5.2四机两区系统仿真验证

5.2.1改进型四机两区域系统

5.2.2控制器待优化参数的筛选

5.2.3四机两区系统仿真分析

5.2.4四机两区系统鲁棒性分析

5.3EPRI36节点仿真验证

5.3.1改进型EPRI36节点系统

5.3.2优化约束简化

5.3.3 EPRI36节点系统仿真分析

5.3.4 EPRI36节点系统鲁棒性分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得研究成果