一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法

技术领域

本发明涉及直流配电网技术领域，更具体地，涉及一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法。

背景技术

直流配电网将柔性直流技术运用至配电网层级，可以更加有效地接纳各种新型直流/变频负荷，实现配电网潮流的灵活控制，支撑更大容量的分布式可再生能源接入配电网。由于目前直流配电网换流器、直流变压器、直流断路器和控制保护装置等关键设备技术不成熟，投运时间短，相关的监测、诊断技术也尚不完善，难以通过设备状态监测的手段来指导检修工作。因此相比状态检修，目前定期检修更加适用于新建的直流配电示范工程。

已有的交流配电网中，定期检修相关技术和标准已经十分完善，可以制定包括检修时间、负荷转移路径、检修资源分配、分布式能源出力等在内的检修计划，通过在负荷较低的时间段进行检修，可以降低电网的负荷损失，实现经济效益的最大化。但对于直流配电网，由于其实现了交流配电网的柔性互联，在换流站检修时可以自动切换运行方式，实现换流站停电检修期间负荷不间断供电，极大提升了配电网的供电可靠性。中国专利公开号CN105574323A，公开日期2016年5月11日，该专利申请公开了一种基于网损下降度指标的设备月度检修计划经济性优化方法，包括：生成月度检修计划经济性优化下的基准电网运行方式数据；生成各可调整检修设备在可检修起始时间区间内不同检修开始日期下的电网运行方式计算数据；计算各可调整检修设备的月度网损下降度指标；计及安全稳定约束进行月度内可调整检修设备经济性优化编排，该专利对于交流配电网设备检修方案进行优化，没有对直流配电网的检修进行披露。目前直流配电技术尚处于示范研究阶段，对于直流配电网的换流站检修计划，尤其是考虑经济性优化的检修计划制定，目前尚无相关成熟方案。

发明内容

本发明的目的在于克服目前直流配电网缺乏有效检修计划制定方法的缺点，提供一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法。本发明解决目前直流配电网缺乏有效检修计划制定方法的问题，合理安排多端换流站的检修时间，可以降低整体检修工作的网损成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法，包括以下步骤：

S1.预测检修周期内直流配电网负荷和分布式能源出力，并进行场景分划；

S2.在每个场景中对每个换流站安排初步检修规划，并对其他未检修换流站切换控制模式进行潮流分析，剔除潮流分析结果出现了越限的检修规划；

S3.对步骤S2中完成潮流分析的检修规划进行电网潮流控制参数优化，得到每个场景下的最低网损功率以及对应的潮流控制参数和检修规划；

S4.计算所有换流站在检修周期内网损成本，得出最低网损成本对应的检修规划。

进一步的，所述步骤S1中，收集直流配电网多类型负荷的历史数据，以及分布式能源的出力数据，并在此数据基础上，利用BP神经网络预测检修周期内的负荷和分布式能源出力。

进一步的，所述步骤S1中，负荷和分布式能源出力的场景分划包括以下具体步骤：

S11.设定规划分析时间尺度Δt，Δt需满足Δt≥T

S12.计算每个规划分析时间尺度内的负荷和分布式能源出力的平均值；

S13.将预测数据离散化，分割成了若干个由负荷和分布式能源出力情况组成的场景。

进一步的，所述步骤S2中，换流站控制模式包括VdcQ、PQ和Vf控制模式，未检修换流站中，容量最大的换流站切换为VdcQ控制模式，其他换流站保持PQ或Vf控制模式。

进一步的，所述步骤S2中，直流系统潮流分析根据以下公式完成：

其中，P

进一步的，所述步骤S2中，交流系统潮流分析根据以下公式完成：

其中，P

进一步的，在上述潮流分析计算结果中，求出的潮流分析结果出现越限，即没有满足全部安全约束条件，需要剔除在该场景中检修该换流站的检修规划。

进一步的，所述安全约束条件包括交流/直流潮流约束、母线电压、线路电流约束、变电站/换流站容量约束。

进一步的，所述步骤S3中网损功率计算公式为：

其中I

进一步的，所述步骤S4中网损成本计算公式为：

其中P

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用BP神经网络预测检修周期内的负荷和分布式能源出力，评估配电网不同时间段的潮流分布情况，从而合理安排多端换流站的检修时间，可以降低整体检修工作的网损成本；本发明提出检修期间切换多端换流站控制模式，可充分利用换流站容量，实现换流站检修期间的优化运行；本发明对检修网络功率和网络成本进行计算，能够找出最低网损成本对应的检修计划安排，实现换流站检修期间配电网的损耗最低。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

如图1为本发明一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法的实施例。一种适用于直流配网的换流站检修计划优化方法，包括以下步骤：

S1.预测检修周期内直流配电网负荷和分布式能源出力，并进行场景分划；

S2.在每个场景中对每个换流站安排初步检修规划，并对其他未检修换流站切换控制模式进行潮流分析，剔除潮流分析结果出现了越限的检修规划；

S3.对步骤S2中完成潮流分析的检修规划进行电网潮流控制参数优化，得到每个场景下的最低网损功率以及对应的潮流控制参数和检修规划；

S4.计算所有换流站在检修周期内网损成本，得出最低网损成本对应的检修计划安排。

其中，步骤S1中，收集直流配电网多类型负荷的历史数据，以及分布式能源的出力数据，并在此数据基础上，利用BP神经网络预测检修周期内的负荷和分布式能源出力。步骤S1中，负荷和分布式能源出力的场景分划包括以下具体步骤：

S11.设定规划分析时间尺度Δt，Δt需满足Δt≥T

S12.计算每个规划分析时间尺度内的负荷和分布式能源出力的平均值；

S13.将预测数据离散化，分割成了若干个由负荷和分布式能源出力情况组成的场景。

步骤S2中，换流站控制模式包括VdcQ、PQ和Vf控制模式，在未检修换流站中，容量最大的换流站切换为VdcQ控制模式，其他换流站保持PQ或Vf控制模式。

本实施例中，步骤S2的潮流分析不仅需要分别对每个场景中每个检修安排进行分析和校验直流配电网的潮流分布情况，还要分析和校验交流系统的潮流分布情况。直流潮流分析公式为：

其中，P

交流潮流分析公式为：

其中，P

在上述潮流分析计算结果中，求出的潮流分析结果出现越限，即没有满足全部安全约束条件，需要剔除在该场景中检修该换流站的检修规划。安全约束条件包括交流/直流潮流约束、母线电压、线路电流约束、变电站/换流站容量约束。

步骤S3中网损功率计算公式如下文所示：

其中I

本实施例中，步骤S4中网损成本的计算公式如下文所示：

其中P

本实施例的工作原理如下文所示：先对直流配电网的检修周期根据负荷和分布式能源处理划分场景，在每个场景中初步安排每个换流站的检修规划，并对这些检修规划进行潮流分析，根据分析结果剔除不满足安全约束的检修规划，并将满足安全约束的检修规划进行电网潮流控制参数优化，得到每个场景下的最低网损功率以及对应的潮流控制参数和检修规划，在根据网损功率计算所有换流站的网损成本，得出最低网损成本对应的检修规划。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。