[发明专利]一种高压直流输电换相重叠角实时估值的方法

说明书

一种高压直流输电换相重叠角实时估值的方法，利用仿真软件对交直流混联网络进行网格式的电磁暂态仿真，标定仿真数据中触发脉冲对应的时刻，并针对每个时刻，构建特征向量，同时采集换相实际触发之后的实测换相重叠角与准稳态模型推导的换相重叠角之差作为标记，构建数据集，同时分割训练集与测试集，完成全连接BP神经网络的训练工作；在实际运行现场，训练好的BP神经网络基于换相触发时刻之前1ms时间窗的信息快速估算换相重叠角的准稳态模型误差修正值，并叠加在准稳态模型的输出值之上作为换相重叠角的估计值；本发明克服了高压直流输电重叠角只能实测获得而难以实时计算的问题，在直流系统控制领域具有广泛的工程应用前景。

技术领域

本发明属于电气工程电力电子技术领域，特别涉及一种高压直流输电换相重叠角实时估值的方法。

背景技术

高压直流输电(LCC-HVDC)系统具有输送距离远、输送容量大、输送损耗低、功率调节灵活、不受同步稳定限制等特点，其在远距离大容量输电、电力系统互联等领域得到了十分广泛的运用，是实现我国能源资源优化配置的有效途径。

直流系统的稳定控制对于交直流混联系统的暂态稳定性具有重要的意义，但是，由于在运行过程中换流器不断地变换阀的通断状态，因此换流器对应的电路是典型的时变电路，导致了交直流混联系统运行特性很强的非线性；特别是在运行系统受到扰动之下，直流系统与交流系统的电气量难以解析表达，无法直接计算得出，包括换相重叠角以及关断角等重要电气量。

直流系统的定关断角控制是抑制直流系统发生换相失败的重要防线，由于换相重叠角不能直接解析求解，与换相重叠角等价的关断角同样也不能直接求解，造成了逆变侧的定关断角控制对于关断角的获取只能够现场实测获得。工程现场中，本开关周期内与关断角给定值所进行比较的实际关断角数值是上个开关周期的关断角测量值的最小值，故关断角控制过程天然存在一个开关周期的时滞，不利于交直流系统发生小扰动乃至于大扰动之下的直流系统控制与稳定运行的要求。倘若能够在每个换相触发之前估算出对应的换相重叠角，便可以通过该换相重叠角直接推导该次换相过程的关断角，从而将该关断角作为定关断角的测量值以消除原有基于测量环节获取关断角所带来的控制时滞，可以提高交直流混联系统的暂态稳定性。

近年来，人工智能技术蓬勃发展，学界上提出了不少拟合能力很强的拟合器，使得基于仿真数据拟合交直流特征量与换相重叠角之间的非线性关系成为可能。但是，虽然各拟合器理论上具有非常强的学习能力，但是如何针对于工程实际设计并且训练一个拟合器，使其具有最好的回归性能同时符合现场工程实践要求，该问题仍然没有解决。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，解决直流系统换相角及关断角难以直接解析求解带来的定关断角控制时滞问题，本发明的目的是提出基于反向传播(BP)神经网络的一种高压直流输电换相重叠角实时估值的方法，该方法充分利用大量仿真数据在1ms时间窗内的交直流电气特征，以实现换相重叠角以及关断角的快速实时估算。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种高压直流输电换相重叠角实时估值的方法，包括以下步骤：

(1)利用仿真软件对交直流混联网络进行网格式的电磁暂态仿真，获取太字节(TB)级别的运行数据，数据应尽可能地涵盖该系统的所有可能运行方式，为了保证换相角实时估计方法的可靠性，原始数据应包括故障数据及非故障数据；

所述的原始数据是指在网格状仿真中，网格状的仿真场景中含有直流输电系统正常运行状态下即逆变侧受端电网没有发生任何故障的运行数据，同时也包含了直流输电系统在受端电网发生故障的场景下的运行数据；

(2)标定仿真数据中触发脉冲对应的时刻，并针对每个时刻，构建特征向量，具体而言，为整流侧和逆变侧的直流电流I_dr/i、直流电压v_dr/r和交流电流I_acr/i、交流电压U_acr/i，

特征向量构建如下：