[发明专利]一种换相失败预测控制启动电压值优化方法

说明书

本发明公开了一种换相失败预测控制启动电压值优化方法，包括：仿真计算各回直流一次换相失败的功率冲击，计算功率冲击贡献度指标；根据直流运行状态和受端交流电网等值阻抗矩阵计算无功影响度指标；计算参数设置优先级指标，并由大到小进行排序；确定各回直流的换相失败预测控制启动电压值。本发明方法能在有效降低换相失败整体功率冲击的同时，避免多回直流无功需求过大而给受端交流电网的电压稳定性造成不利影响。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析与控制研究领域，特别涉及一种换相失败预测控制启动电压值优化方法。

背景技术

为满足负荷中心日益增长的用电需求，通过具备大容量、远距离输电优势的高压直流输电工程接纳外来电力，从而实现能源跨区优化配置，是缓解负荷中心地区能源供应压力的有效手段。但多回直流馈入交流电网形成的多馈入直流系统，给电网安全稳定带来了新的问题。受端交流电网故障引起多回直流换相失败是多馈入直流系统的重要问题之一，其造成的功率冲击和电压波动严重威胁电网的稳定运行。

研究表明，可通过优化直流系统控制保护策略减小换相失败风险。换相失败预测控制则是其中的重要环节，其可通过控制逆变器提前触发直接提升换相裕度，从而抑制换相失败。目前针对换相失败预测控制的研究相对较少，且主要基于单回直流的改进，均未考虑多回直流对受端交流电网无功功率和电压稳定的整体影响。而相关研究表明，换相失败预测控制参数变化对交直流系统无功交互特性具有重要影响，严重情况下甚至会引起受端电网电压失稳。

由此可见，当前研究中综合考虑功率冲击和无功需求，对多回直流的换相失败预测控制进行协调优化的方法仍面临空白。

发明内容

发明目的：为解决上述问题，本发明提供了一种换相失败预测控制优化方法，该方法能在有效降低换相失败整体功率冲击的同时，避免多回直流无功需求过大而给受端交流电网的电压稳定性造成不利影响。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

首先，综合考虑功率冲击和无功需求，对各回直流的影响程度进行评估；然后，将影响程度指标进行排序，根据评估结果差异化设置换相失败预测控制参数。具体为：

一种换相失败预测控制启动电压值优化方法，包括以下步骤：

(1)仿真计算各回直流一次换相失败的功率冲击，计算功率冲击贡献度指标；

(2)根据直流运行状态和受端交流电网等值阻抗矩阵计算无功影响度指标；

(3)计算参数设置优先级指标，并由大到小进行排序；

(4)确定各回直流的换相失败预测控制启动电压值。

进一步的，步骤(1)中计算功率冲击贡献度指标的方法为：

换相失败对受端交流电网的影响可视作短暂的功率冲击，如下式所示：

其中，t₀、t₁分别表示换相失败时刻和直流功率恢复至稳态时刻，P_d0、P_d分别表示直流初始功率和实时功率；

采用多馈入有效短路比来衡量受端交流电网强度，多馈入有效短路比由下式近似计算：

其中，P_dNi、P_dNj分别为第i、j回直流额定功率，S_aci为换流母线i的短路容量，Q_ci为换流站i的无功补偿容量，Z_ij表示受端交流电网等值阻抗矩阵中节点i、j的互阻抗，Z_ii表示节点i的自阻抗；