[發明專利]一種電力電子并網變流器韌性評估方法

有效

• 申請號: 202010411613.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111680884B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 黃萌;陳永洋;許家琦;車江龍;劉浴霜;查曉明
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢智正誠專利代理事務所(普通合伙) 42278
• 代理人: 張世亮

本發明針對現有技術中電力電子變流器系統在電網所規定的邊界條件下運行時由運行狀態復雜所引出的并網電力電子變流器運行韌性問題，提供了一種電力電子并網變流器韌性評估方法，本發明基于變流器韌性這一概念，在考慮多種系統級失效模式的情況下，建立了相應的系統模型，提取了四種典型系統失效前兆量，采用局部變權綜合方法給出系統韌性量化指標；最后通過多種典型故障工況下的系統仿真，驗證了所提韌性指標對并網變流器安全運行的指示作用，這對提升變流器在耐受故障擾動下穩定運行的能力有一定的參考意義，為變流器在電網擾動沖擊下的量化風險評估提供了重要參考。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種電力電子并網變流器韌性?評估方法。

背景技術

隨著新能源發電系統與能源互聯網系統的開發、高壓直流輸電?(high-voltagedirect?current，HVDC)技術日益成熟、以及柔性交流輸電技?術的發展，由銅鐵等材料為主的電磁裝備構成的傳統電力系統逐漸向以半導?體材料為主的電力電子裝置構成的電力系統轉變。在這一轉變過程中，系統?拓撲組成、器件制造工藝以及半導體材料的失效機理都發生了極大的變化。高壓大容量功率半導體器件、寬禁帶半導體器件以及大容量、高電壓、高性?能的電力電子裝置的發展，滿足了電力系統運行控制及接納新型電源和負荷?的要求，因而提高了電力電子設備在電網中的應用比例。

然而，電力電子裝置的失效機理與傳統的銅鐵等鐵磁材料存在很大差異，?在這種電力系統運行需要大規模依賴電力電子技術應用的情形下，電力系統?的安全可靠性會面臨新的挑戰，并網大功率電力電子變流器系統的安全可靠?運行已成為電力系統安全可靠運行的關鍵因素。傳統電力系統安全性通常具?有嚴格的界定，其安全運行規程已經為并網電力電子變流器的接入規定了運行的邊界條件。但電力電子變流器系統在電網所規定的邊界條件下運行時，?其運行狀態較為復雜，同時有遭受擾動沖擊的可能，其能否耐受得住電網安?全條件下的擾動沖擊是并網電力電子變流器運行韌性(Resiliency)問題。

發明內容

本發明的針對現有技術中電力電子變流器系統在電網所規定的邊界條件?下運行時由運行狀態復雜所引出的并網電力電子變流器運行韌性問題，提供?了一種電力電子并網變流器韌性評估方法，用以解決現有技術的上述不足。

為實現上述目的，本發明提供的電力電子并網變流器韌性評估方法包括?以下步驟：

確定電力電子并網變流器系統下的多個擾動失效模式，根據各個擾動失?效模式選取變流器相應的故障前兆量，所述變流器為電力電子并網變流器；?確定各故障前兆量對應的韌性指標，所述故障前兆量至少包括調制比、橋臂?電流、子模塊電容電壓和器件結溫；

確定所述電力電子并網變流器系統下的線路經過的電氣設備，獲取所述?電力電子并網變流器系統的系統負荷；根據所述線路經過的電氣設備和所述?系統負荷構建電網事故預想事故集，所述電網事故預想事故集至少包括電網?交流側故障和雙端MMC輸電線路的直流側故障；

計算各個韌性指標出現所述電網事故預想事故集中的不同的故障后的瞬?時應力，其中，所述計算各個韌性指標出現所述電網事故預想事故集中的不?同的故障后的瞬時應力的步驟包括：基于NLM調制的變流器控制環模型計算?調制比，采取離散時間建模法計算子模塊電容電壓和橋臂電流瞬時應力，并通過測量絕緣柵雙極型晶體管的熱損耗來估算器件的瞬時結溫；

獲取局部變權綜合評價模型，將各個韌性指標出現故障后的瞬時應力送?入所述局部變權綜合評價模型來計算韌性綜合評估指標，以得出綜合評估結?果。

優選地，所述擾動失效模式包括控制環失效模式、電失效模式和熱失效?模式。

優選地，所述雙端MMC輸電線路的直流側故障包括直流側雙極短路故?障和交流側單極斷線故障；所述電網交流側故障包括交流側電網電壓跌落故?障、交流側三相對稱接地故障、交流側單相接地故障以及交流側兩相短路故?障。