本發(fā)明涉及變壓器控制，尤其涉及一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法及裝置。

背景技術：

1、隨著智能電網的發(fā)展以及電力系統(tǒng)的電壓等級不斷提高，高壓交流輸電網絡日趨復雜，形成了大量并行的輸電通道，導致某些線路容易出現(xiàn)潮流分配不均、利用率低、潮流輕載或過載等問題。因此采用有效的潮流控制手段來實現(xiàn)潮流均衡、改善電能質量、提高線路輸電能力具有很重要的意義。

2、移相變壓器通過在輸電線路中串入橫向電壓或縱向電壓，改變接入點的電壓幅值和相角，從而控制改變線路有功潮流。傳統(tǒng)移相變壓器(phase-shifting?transformer，pst)具有低成本、大范圍調節(jié)的突出優(yōu)勢，但也因機械調節(jié)響應時間長、不靈活離散調節(jié)的弊端難以應對現(xiàn)代電力網絡的快速潮流變化。

3、柔性移相變壓器，結合了三相兩電平橋式電壓源型換流器(voltage?sourceconverter，vsc)，能夠高效地整合傳統(tǒng)電磁機械設備和電力電子裝置的優(yōu)點，一方面，借助移相器的本體調節(jié)功能，通過無源電磁設備實現(xiàn)大范圍的非連續(xù)調節(jié)，同時保持成本低和可靠性高的特點；另一方面，利用電壓源換流器實現(xiàn)精確和快速的連續(xù)調節(jié)。這種混合潮流控制裝備在整體絕緣、體積和成本等方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。如何有效精確的在系統(tǒng)中做到潮流調控，目前缺乏高效的控制手段。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法及裝置，以解決如何有效精確的在系統(tǒng)中做到潮流調控的問題。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，所述柔性移相變壓器包括串聯(lián)變壓器、勵磁變壓器和電壓源型換流器；所述勵磁變壓器二次側繞組包括分接開關；其特征在于，該方法包括：

3、獲取歷史負荷數(shù)據，并將所述歷史負荷數(shù)據輸入至提前構建好的日前負荷預測優(yōu)化模型，輸出日前負荷預測數(shù)據；其中，所述日前負荷預測優(yōu)化模型以潮流波動最小化為目標建立，并以線路潮流平衡、移相器擋位調節(jié)次數(shù)和熱穩(wěn)定極限功率為約束條件；

4、基于混合整數(shù)優(yōu)化算法對所述日前負荷預測數(shù)據進行求解，得到移相器擋位的日前預測運行曲線，并根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差；其中，所述相角調節(jié)對應表根據分接開關的擋位與移相角構建；

5、根據所述目標擋位調節(jié)分接開關，并根據所述相角差控制電壓源型換流器動作。

6、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述日前負荷預測優(yōu)化模型為：

7、

8、其中，p為系統(tǒng)的總潮流變化，ppre為當前系統(tǒng)的有功潮流；pref為負荷參考值；i為系統(tǒng)中的任意一個節(jié)點。

9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

10、qi,g-qi,l-uj(gijsinθij-bijcosθij)＝0

11、其中，i為系統(tǒng)中的任意一個節(jié)點，j為i節(jié)點臨近的某個節(jié)點；qg為節(jié)點發(fā)電無功功率，ql為節(jié)點負荷無功功率；g和b分別為線路導納的實部和虛部；θ為節(jié)點間的電壓相角差。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

13、

14、其中，t為一段時間區(qū)間，d為分接開關擋位，從-n到n檔，t為采取的時間步長。

15、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

16、i2r(tc)+qs＝qc+qr

17、

18、其中，i為指定導線允許溫度條件下的載流量，r(tc)為導線在溫度tc時的交流電阻；qs為導線日照吸熱；qc為導線的對流散熱；qr為導線輻射散熱；un為線路的額定電壓(kv)；imax為線路電流限值；為功率因數(shù)。

19、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述相角調節(jié)對應表包括：擋位、空載相角仿真值、空載相角計算值和負載移相角。

20、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差，包括：

21、獲取線路首末兩端的電壓相量，并根據所述日前預測運行曲線確定系統(tǒng)要求的有功參考值；

22、根據所述有功參考值和線路首末兩端的電壓相量，計算所需的移相角參考值和電壓幅值參考值；

23、根據所述移相角參考值與所述空載移相角之間距離優(yōu)先原則，選擇目標擋位。

24、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述移相角參考值計算公式為：

25、

26、其中，θref為移相角參考值；pref為系統(tǒng)要求的有功參考值；ul為線路末端的電壓相量；us為線路首端的電壓相量；rl為線路負載量。

27、在一種可能的實現(xiàn)方式中，根據所述目標擋位調節(jié)后的電壓為：

28、

29、其中，udn為根據所述目標擋位調節(jié)后的電壓；upal為電壓幅值參考值；δn為所述目標擋位對應的移相角。

30、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制裝置，所述柔性移相變壓器包括串聯(lián)變壓器、勵磁變壓器和電壓源型換流器；所述勵磁變壓器二次側繞組包括分接開關；該裝置包括：

31、獲取模塊，用于獲取歷史負荷數(shù)據；

32、預測模塊，用于將所述歷史負荷數(shù)據輸入至提前構建好的日前負荷預測優(yōu)化模型，輸出日前負荷預測數(shù)據；其中，所述日前負荷預測優(yōu)化模型以潮流波動最小化為目標建立，并以線路潮流平衡、移相器擋位調節(jié)次數(shù)和熱穩(wěn)定極限功率為約束條件；

33、計算模塊，用于基于混合整數(shù)優(yōu)化算法對所述日前負荷預測數(shù)據進行求解，得到移相器擋位的日前預測運行曲線，并根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差；其中，所述相角調節(jié)對應表根據分接開關的擋位與移相角構建；

34、控制模塊，用于根據所述目標擋位調節(jié)分接開關，并根據所述相角差控制電壓源型換流器動作。

35、本發(fā)明實施例提供一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法及裝置，通過歷史負荷數(shù)據輸入和提前構建好的日前負荷預測優(yōu)化模型，獲得日前負荷預測數(shù)據，日前負荷預測優(yōu)化模型以潮流波動最小化為目標建立，并以線路潮流平衡、移相器擋位調節(jié)次數(shù)和熱穩(wěn)定極限功率為約束條件，保證基于日前負荷預測數(shù)據提升柔性移相變壓器控制穩(wěn)定性，提高線路利用率?；诨旌险麛?shù)優(yōu)化算法對日前負荷預測數(shù)據進行求解，得到移相器擋位的日前預測運行曲線，并根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差，根據目標擋位調節(jié)分接開關，并根據相角差控制電壓源型換流器動作，彌補pst離散調節(jié)的不足，兼具vsc的連續(xù)調節(jié)。

技術特征：

1.一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，所述柔性移相變壓器包括串聯(lián)變壓器、勵磁變壓器和電壓源型換流器；所述勵磁變壓器二次側繞組包括分接開關；其特征在于，該方法包括：獲取歷史負荷數(shù)據，并將所述歷史負荷數(shù)據輸入至提前構建好的日前負荷預測優(yōu)化模型，輸出日前負荷預測數(shù)據；其中，所述日前負荷預測優(yōu)化模型以潮流波動最小化為目標建立，并以線路潮流平衡、移相器擋位調節(jié)次數(shù)和熱穩(wěn)定極限功率為約束條件；基于混合整數(shù)優(yōu)化算法對所述日前負荷預測數(shù)據進行求解，得到移相器擋位的日前預測運行曲線，并根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差；其中，所述相角調節(jié)對應表根據分接開關的擋位與移相角構建；根據所述目標擋位調節(jié)分接開關，并根據所述相角差控制電壓源型換流器動作。

2.根據權利要求1所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述日前負荷預測優(yōu)化模型為：

3.根據權利要求1所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

4.根據權利要求1所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

5.根據權利要求1所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述線路潮流平衡對應的約束條件為：

6.根據權利要求1所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述相角調節(jié)對應表包括：擋位、空載相角仿真值、空載相角計算值和負載移相角。

7.根據權利要求6所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述根據相角調節(jié)對應表和日前預測運行曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差，包括：

8.根據權利要求7所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，所述移相角參考值計算公式為：

9.根據權利要求7所述的基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法，其特征在于，根據所述目標擋位調節(jié)后的電壓為：

10.一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制裝置，所述柔性移相變壓器包括串聯(lián)變壓器、勵磁變壓器和電壓源型換流器；所述勵磁變壓器二次側繞組包括分接開關；其特征在于，該裝置包括：

技術總結
本發(fā)明提供一種基于負荷預測的柔性移相變壓器控制方法及裝置，屬于變壓器控制領域。該方法包括：將歷史負荷數(shù)據輸入至提前構建好的日前負荷預測優(yōu)化模型，輸出日前負荷預測數(shù)據；該模型以潮流波動最小化為目標建立，并以線路潮流平衡、移相器擋位調節(jié)次數(shù)和熱穩(wěn)定極限功率為約束條件；基于混合整數(shù)優(yōu)化算法對日前負荷預測數(shù)據進行求解，得到移相器擋位的日前預測運行曲線，并根據相角調節(jié)對應表和曲線確定目標擋位和調節(jié)后的相角差；其中，相角調節(jié)對應表根據分接開關的擋位與移相角構建；根據目標擋位調節(jié)分接開關，并根據相角差控制電壓源型換流器動作。本發(fā)明能夠保證基于日前負荷預測數(shù)據提升柔性移相變壓器控制穩(wěn)定性，提高線路利用率。

技術研發(fā)人員：楊鵬,田源,高樹國,馬程,張凡,汲勝昌
受保護的技術使用者：國網河北省電力有限公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8