[發明專利]基于直流電流有限時域預測的換相失敗預測方法

有效

• 申請號: 201910793413.2
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110429635B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙志強;李鳳婷;宋新甫;張增強;尹純亞;李海峰;張高航;余中平;關洪浩;陳偉偉;邊家瑜;任娟
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力有限公司經濟技術研究院;新疆大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種基于直流電流有限時域預測的換相失敗預測方法。本發明在系統穩定運行后，實時檢測直流線路整流、逆變兩側直流電壓差ΔU及其導數dΔU/dt，當改變大于預設閾值時，計算直流電流變化量臨界值，同時構造迭代函數使用Steffensen迭代算法計算直流電流預測值x_k。當直流電流預測值x_k大于臨界直流電流變化量ΔI_d^*時，發出換相失敗預測信號。它可以實現首次換相失敗的成功預測，無需額外增加設備或改變換流器的拓撲結構，更易實現。

技術領域

本發明涉及一種高壓直流輸電系統換相失敗預測方法，尤其涉及一種基于直流電流有限時域預測的換相失敗預測方法，屬于電力系統運行和控制技術領域。

背景技術

高壓直流輸電憑借著其遠距離、大容量、損耗小、功率調節迅速靈活等優點，在全球范圍內都被廣泛應用于交流異步聯網及長距離大容量輸電場合。我國能源與負荷中心呈現逆向分布趨勢，因此高壓直流輸電在我國具有極其廣闊的應用背景。

換相失敗是高壓直流輸電系統中最常見的故障之一，會引起系統傳輸功率的瞬間中斷，同時如果控制不當將引起連續換相失敗，最終導致直流系統閉鎖，影響系統安全穩定運行。因此，換相失敗的預測方法具有重要的理論與工程價值。

目前，對于換相失敗抑制技術方面的研究，大多針對后續換相失敗，主要有改變控制策略和改變拓撲結構兩種手段，但是以上手段均不能實現換相失敗的預防控制。國內針對首次換相失敗預測控制技術的研究仍然較少，但也取得了一定成果，比較顯著的主要有：通過快速檢測交流系統故障的CFPREV技術，該技術通過PI控制器產生觸發延遲角變化值，降低換相失敗發生的概率，目前該技術已經被應用于實際工程中；預測型熄弧角控制具有較快的響應速度，國內較多采用ABB技術的工程均使用這一技術，預測型熄弧角控制具有較快的響應速度，可以實現換相失敗的預測控制。較多研究均指出故障暫態期間計算出熄弧角與實際熄弧角相差較大，導致預測控制效果較差。

因此，對于傳統高壓直流輸電系統如何精確預測換相失敗的發生是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于直流電流有限時域預測的換相失敗預測方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于直流電流有限時域預測的換相失敗預測方法，包括以下步驟：

步驟1：檢測電壓差：在系統穩定運行后，實時檢測直流線路整流、逆變兩側直流電壓差ΔU及其導數dΔU/dt，當改變大于預設閾值時轉向步驟2，否則轉向步驟1；

步驟2：計算直流電流變化量臨界值：

式中：N為實際工程中6脈動換流器個數；k為換流變壓器變比；γ_min為極限關斷角取7.2°；X_c為逆變器換相電抗，α為逆變器觸發角；I_d(α)為直流電流瞬時值，ΔU為直流線路整流、逆變兩側電壓差，E為逆變側交流線電壓有效值；

步驟3：計算系數k₁至k₅，具體計算公式為：

式中：R_d為直流線路等效電阻值，L為直流線路等效電感值，f＝50Hz；

步驟4：計算直流電流預測值：

構造迭代函數

并使用Steffensen迭代算法，其迭代規則為：