[發(fā)明專利]一種抑制故障電流的直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110502989.6
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113078623B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭喬;毛光亮;劉天琪;李保宏
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 成都禾創(chuàng)知家知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種抑制故障電流的直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行通用表示，并進(jìn)行可行方案篩選：

通過二進(jìn)制的網(wǎng)架標(biāo)識碼h來表示網(wǎng)架的連接關(guān)系，h中元素為1表示對應(yīng)兩換流站之間有直接連接，0則表示未直接連接；

采用圖論中無向圖的鄰接矩陣表示網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對于n端直流電網(wǎng)，設(shè)換流站集為C＝{c₁,c₂,…,c_n}，則網(wǎng)架標(biāo)識碼h的長度為鄰接矩陣D＝(d_ij)_n×n，其中

根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鄰接矩陣D的性質(zhì)，篩選出滿足連通性和N-1連通性的網(wǎng)架，并限制電網(wǎng)總線路和每個換流站的出線數(shù)；

S2：建立直流電網(wǎng)的故障等效模型，并建立如下式所示的狀態(tài)空間方程，計(jì)算故障后各線路電流的變化情況；

式中，A為節(jié)點(diǎn)與支路的關(guān)聯(lián)矩陣，u為換流站電壓矩陣，R為電阻矩陣，i為線路電流矩陣，L為電感矩陣，P為換流站電壓與線路電流之間的關(guān)聯(lián)矩陣；

S3：根據(jù)正常運(yùn)行方式下的故障電流水平評價指標(biāo)及N-1運(yùn)行方式下的綜合故障電流水平評價指標(biāo)，定義綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)F_fit，以抑制故障電流為目標(biāo)對直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，即尋找使F_fit最小的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；

所述綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)F_fit為：

其中，I_max為正常運(yùn)行方式下所有線路出口處短路電流中的最大值，即該網(wǎng)架中可能出現(xiàn)的最大故障電流值；I_{max_l}為斷開任意一條線路運(yùn)行方式下剩余網(wǎng)架中可能出現(xiàn)的最大故障電流值；I_{max_c}為退運(yùn)任意一座換流站工況下剩余網(wǎng)架中可能出現(xiàn)的最大故障電流值；nl為線路條數(shù)，L為總線路長度；I_base為所有備選網(wǎng)架的I_max中的最大值；I_{base_l}為所有備選網(wǎng)架的I_{max_}l中的最大值；I_{base_c}為所有備選網(wǎng)架的I_{max_c}中的最大值；nl_base為所有備選網(wǎng)架中最大的線路條數(shù)；L_base為所有備選網(wǎng)架中最大的線路總長度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制故障電流的直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述S1中判斷連通性和N-1連通性的方法為：

1)對于n端直流電網(wǎng)，定義n階矩陣：

其中，r_ij為n階矩陣中的元素；

判斷矩陣R中是否含有零元素：若矩陣R中不含有零元素，則該鄰接矩陣D對應(yīng)的網(wǎng)架具有連通性；否則該鄰接矩陣D對應(yīng)的網(wǎng)架不具有連通性；

2)判定切斷任意一條線路后直流電網(wǎng)的連通性：將鄰接矩陣D中斷開線路對應(yīng)的1元素置零，再根據(jù)得到的新鄰接矩陣計(jì)算矩陣R，然后進(jìn)行連通性分析；

判定退出任意一個換流站后直流電網(wǎng)的連通性：去除鄰接矩陣D中退出的換流站對應(yīng)的行和列，再根據(jù)得到的新鄰接矩陣計(jì)算矩陣R，然后進(jìn)行連通性分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制故障電流的直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述S1中限制電網(wǎng)總線路和每個換流站的出線數(shù)具體為：

限制電網(wǎng)總線路數(shù)nl不超過n+2條，通過限定網(wǎng)架標(biāo)識碼h中的1元素總數(shù)來實(shí)現(xiàn)；

限制每個換流站的出線不超過3條，通過限制鄰接矩陣D中每一行或列的1元素總數(shù)不超過3來實(shí)現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制故障電流的直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述S2中建立直流電網(wǎng)的故障等效模型包括：將可能出現(xiàn)的最大極間短路故障電流代表直流電網(wǎng)故障電流水平，建立大地回線接地方式的雙極直流電網(wǎng)的故障等效模型：

將發(fā)生極間短路故障的雙極MMC換流站結(jié)構(gòu)等效為由線路等效電阻R，線路等效電感與線路平波電抗器電感值L_d之和L，短路電阻R_f，換流站等效電阻R_c，換流站等效電感L_c，以及換流站等效電容C_c串聯(lián)構(gòu)成的回路；將n端直流電網(wǎng)等效為n個換流站等效模型通過輸電線路相連組成。