[发明专利]一种直流回路阻抗的设计方法及系统

说明书

本申请公开了一种直流回路阻抗的设计方法及系统，通过数学模型直接计算得出最优的直流回路阻抗，省去了电磁暂态软件中冗长的建模仿真时间，提高了计算效率；并且本申请的设计方法是在系统参数的可行域内进行全局求解，得到的最优系统参数和直流回路阻抗是在系统稳定的前提下最满足优化目标的结果，避免了人工迭代设计可能存在的考虑不周或优化不够彻底等情况，因此直流回路阻抗设计的精度更高；进一步地，本申请通过可根据不同的优化设计目标对直流回路阻抗进行参数化的解析优化设计，不需要专业的设计人员来对系统参数进行反复针对性的调整和迭代，节省了人力和时间，从而解决了现有的直流回路阻抗设计方法效率较低、精度较差的技术问题。

技术领域

本申请涉及高压直流输电工程集成设计技术领域，尤其涉及一种直流回路阻抗的设计方法及系统。

背景技术

高压直流输电技术在我国西电东送和清洁能源消纳等方面发挥了重大作用，我国已经投运高压直流工程数十条，高压直流工程的安全稳定运行对电网的影响日渐增加。高压直流由于包含晶闸管半导体开关等非线性元件，其交直流侧存在一定的谐波，当直流线路较长或控制系统与一次系统不匹配时，会在一定频率引起系统谐振，危及设备安全，严重时会引发直流故障闭锁，影响直流正常运行，所以在设计时需要对高压直流工程的直流回路阻抗进行合理设计，避免直流系统产生谐振风险，确保电网稳定运行。

目前的工程中，直流回路阻抗设计普遍采用人工迭代的方法，主要依靠有丰富工程经验的专业人员采用专业仿真软件等工具，对直流工程主要的运行工况进行仿真计算，若出现谐振则由工程师依据经验调整相关参数来消除谐振，如此对相关参数进行人工迭代，直至所有仿真工况都无谐振风险出现，则完成参数迭代和设计。该方法能较好避免直流谐振风险的出现，但对设计人员的工程经验要求较高，且仿真时间也较长，效率较低。

发明内容

本申请提供了一种直流回路阻抗的设计方法及系统，用于解决现有的直流回路阻抗设计方法效率较低、精度较差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种直流回路阻抗的设计方法，所述方法包括：

建立高压直流系统的直流回路的阻抗模型；

根据所述阻抗模型对所述高压直流系统中的参数进行扫描，得到所述参数的可行域；

依次将所述可行域中的每个参数代入到直流回路阻抗方程计算，得到各个参数对应的阻抗，所述直流回路阻抗方程是由所述阻抗模型变换得到的；

将各个参数对应的阻抗分别与目标阻抗值进行对比，将符合所述目标阻抗值的阻抗以及对应的参数作为所述直流回路的最优阻抗和最优参数。

可选地，所述建立高压直流系统的直流回路的阻抗模型，之后还包括：

通过粒子算法或遗传进化算法选取所述高压直流系统中的参数。

可选地，所述建立高压直流系统直流回路的阻抗模型，具体包括：

根据所述高压直流系统的结构，建立考虑一次系统和二次控制系统的状态空间方程。

可选地，所述根据所述阻抗模型对所述高压直流系统中的参数进行扫描，得到所述参数的可行域，具体包括：

基于所述阻抗模型，通过特征值法或阻抗分析法对所述高压直流系统中的参数进行扫描，得到所述参数的可行域。

可选地，所述状态空间方程为：

式中，X为所述高压直流系统的所有储能元件以及类似储能元件的状态变量矩阵，其矩阵维数为n，主要包括电容器电压、电感器电流；A为所述高压直流系统的状态矩阵，B为所述高压直流系统的输入矩阵，U为所述高压直流系统的输入变量矩阵。

可选地，所述直流回路阻抗方程为：