一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法技术

本发明专利技术涉及一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法。本发明专利技术考虑交流系统故障导致的直流换相失败、多换流站并发失败，依据交直流受端电网短路电流计算模型，采用广义伽辽金方法获取参数化的受端电网戴维南等值模型；以提高单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，以参数化戴维南等值模型为约束条件建立优化模型，提高交直流受端电网防御换相失败故障的能力。该方法具有较好的适用性，能够适用于不同运行方式下的交直流受端电网，计算速度快，较好地满足了实际需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法。
技术介绍
近年来电力建设快速发展，多条高压、特高压直流输电线路建成投产，跨区来电容量占比不断提高。在此背景下，直流换流站换相失败故障发生，轻则损失功率，对受端电网电压、频率形成冲击，重则发生连续换相失败继而发生直流闭锁，危及受端电网安全稳定。为此，提高交直流受端电网预防直流换相失败故障的能力为提升电网安全运行水平的重中之重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，该方法是依据直流换流站换相失败故障的特征，根据受端电网短路电流计算模型，形成受端电网参数化的戴维南等值，并建立非线性优化模型，通过对单换流站换相失败免疫因子和多换流站并发换相失败免疫因子的协调优化，提高交直流受端电网预防直流换相失败故障的能力。该方法具有较好的适用性，能够适用于不同运行方式下的交直流受端电网，计算速度快，较好地满足了实际需求。本专利技术采用以下方案实现：一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，包括以下步骤：步骤(1)：受端电网正常运行方式下的潮流计算；步骤(2)：基于步骤(1)所得数据，建立受端电网短路电流计算模型；步骤(3)：基于步骤(2)所得电网短路电流计算模型，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型；步骤(4)：依据步骤(3)所得参数化受端电网戴维南等值模型，建立参数化单换流站换相失败免疫因子与参数化多换流站并发换相失败免疫因子的表达式；步骤(5)：以最大化步骤(4)所得单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，建立受端电网直流换流站换相失败故障预防优化模型。步骤(6)：求解步骤(5)所得优化模型，获得待优化控制变量的整定值。以该整定值整定受端电网，可提高交直流受端电网预防换相失败故障的能力。进一步地，所述步骤(3)具体为，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型：建立一组控制变量的多项式基函数：{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，式中：bi(p)——第i个以控制变量p为函数的多项式基函数；N——多项式基函数的数目。并将该组基函数张成一内积空间U：U＝span{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，其上内积定义为参数域上的多重积分：式中：pi——为待优化控制变量向量p中的第i个元素。将系统状态变量xi、戴维南等值电势Ei和戴维南等值电抗Xi采用基函数与相应系数的线性组合表示：式中：cxij，cEij，cXij——第i个状态变量、戴维南等值电势和戴维南等值电抗的多项式表达式中第j个多项式基函数的系数；并代入短路电流计算模型中：式中：——从换流站交流母线处向系统看去接口方程的向量；——去除换流站后受端电网短路电流计算方程；基于广义伽辽金法，将上述所得表达式与各个基函数作内积运算，形成投影方程并联立求解，可得到参数化的戴维南等值模型。该等值模型中的戴维南等值电势与等值电抗均为控制变量的多项式表达式。进一步地，所述步骤(4)具体为，建立以控制变量为参数的单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的表达式。其中，第i个换流站的参数化单换流站换相失败免疫因子表达式为：式中：ESCRi(p)——以控制变量p为参数的第i个换流站的效短路比的参数化表达式；kL的表达式如下：其中，β0和γ0——为故障前逆变器触发角和关断角；Ui0,p.u.——故障前换流站i交流母线电压标么值；Xi％——换流站i换流变压器漏抗标么值；Idi,p.u.——换流站i额定直流电流标么值。第i个换流站与第j个换流站之间的参数化多换流站并发换相失败免疫因子CCFIIij的含义为换流站j交流母线处最大的不会引发换流站i换相失败的最大故障容量与换流站i额定功率的比值，其表达式为：式中，WCMIIFij——换流站i与j之间的弱耦合多馈入相互作用因子：MIIFij——换流站i与j之间的多馈入相互作用因子：βj——换流站j逆变器关断角：ΔUj——换流站j换流母线电压跌落幅值：Ui0——故障前换流站i换流母线电压幅值：进一步地，所述步骤(5)具体为，以单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，建立一组非线性优化模型，具体为：1)目标函数式中，wlocal，wcon——单换流站换相失败和多换流站并发换相失败的权重系数；LCFIIi(p)——换流站i的参数化单换流站换相失败免疫因子；CCFIIij(p)——换流站i和j之间的参数化并发换相失败免疫因子；Sinv——受端电网内逆变站的集合；2)等式约束等式约束为参数化戴维南等值电势方程与参数化戴维南等值阻抗方程：式中变量含义如前文所述。3)不等式约束不等式约束为待优化系统控制变量的上下限约束，如发电机机端电压调节上下限等：本专利技术的有益效果是：本专利技术考虑交流系统故障导致的直流换相失败、多换流站并发失败，依据交直流受端电网短路电流计算模型，采用广义伽辽金方法获取参数化的受端电网戴维南等值模型；以提高单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，以参数化戴维南等值模型为约束条件建立优化模型，提高交直流受端电网防御换相失败故障的能力。该方法具有较好的适用性，能够适用于不同运行方式下的交直流受端电网，计算速度快，较好地满足了实际需求。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意框图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤(1)：加载交直流受端电网的稳态潮流数据，发电机、母线、线路等元件数据，进行受端电网正常运行方式下的潮流计算；步骤(2)：基于步骤(1)所得数据，建立受端电网短路电流计算模型；步骤(3)：基于(2)所得电网短路电流计算模型，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型；步骤(4)：依据(3)所得参数化受端电网戴维南等值模型，建立参数化单换流站换相失败免疫因子与参数化多换流站并发换相失败免疫因子的表达式；步骤(5)：以最大化步骤(4)所得单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，建立受端电网直流换流站换相失败故障预防优化模型。步骤(6)：求解步骤(5)所得优化模型，获得待优化控制变量的整定值。以该整定值整定受端电网，可提高交直流受端电网预防换相失败故障的能力。在本实施例中，所述步骤(3)具体为，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型。首先，建立一组控制变量的多项式基函数：{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，式中：bi(p)——第i个以控制变量p为函数的多项式基函数；N——多项式基函数的数目。例如，可取一组阶数一定的控制变量幂级数作为多项式基函数。并将该组基函数张成一内积空间U：U＝span{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，其上内积定义为参数域上的多重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：对受端电网进行正常运行方式下的潮流计算；步骤(2)：基于步骤(1)所得数据，建立受端电网短路电流计算模型；步骤(3)：基于步骤(2)所得电网短路电流计算模型，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型；步骤(4)：依据步骤(3)所得参数化受端电网戴维南等值模型，建立参数化单换流站换相失败免疫因子与参数化多换流站并发换相失败免疫因子的表达式；步骤(5)：以最大化步骤(4)所得单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，建立受端电网直流换流站换相失败故障预防优化模型；步骤(6)：求解步骤(5)所得优化模型，获得待优化控制变量的整定值，以该整定值整定受端电网，提高交直流受端电网预防换相失败故障的能力。

【技术特征摘要】
1.一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：对受端电网进行正常运行方式下的潮流计算；步骤(2)：基于步骤(1)所得数据，建立受端电网短路电流计算模型；步骤(3)：基于步骤(2)所得电网短路电流计算模型，以待优化控制变量作为参数，通过广义伽辽金法建立参数化的受端电网戴维南等值模型；步骤(4)：依据步骤(3)所得参数化受端电网戴维南等值模型，建立参数化单换流站换相失败免疫因子与参数化多换流站并发换相失败免疫因子的表达式；步骤(5)：以最大化步骤(4)所得单换流站换相失败免疫因子与多换流站并发换相失败免疫因子的权和为优化目标，建立受端电网直流换流站换相失败故障预防优化模型；步骤(6)：求解步骤(5)所得优化模型，获得待优化控制变量的整定值，以该整定值整定受端电网，提高交直流受端电网预防换相失败故障的能力。2.根据权利要求1所述的一种基于参数化戴维南等值的交直流受端电网换相失败故障预防方法，其特征在于：所述的步骤(3)具体为：建立一组控制变量的多项式基函数：{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，式中：bi(p)——第i个以控制变量p为函数的多项式基函数；N——多项式基函数的数目；并将该组基函数张成一内积空间U：U＝span{b1(p),b2(p),...,bN(p)}，其上内积定义为参数域上的多重积分：式中：pi——为待优化控制变量向量p中的第i个元素。将系统状态变量xi、戴维南等值电势Ei和戴维南等值电抗Xi采用基函数与相应系数的线性组合表示：式中：cxij，cEij，cXij——第i个状态变量、戴维南等值电势和戴维南等值电抗的多项式表达式中第j个多项式基函数的系数；并代入短路电流计算模型中：式中：——从换流站交流母线处向系统看去接口方程的向量；——去除换流站后受端电网短路电流计算方程；基于广义伽辽金法，将上述所得表达式与各个基函数作内积运算，形成投影方程并联立求解，可得到参数化的戴维南等值模型，该等值模型中的戴维南等值电势与等值电抗均为控制变量的多项式表达式。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏冰清，邱一苇，吴浩，宋永华，凌卫家，孙维真，楼伯良，邓晖，华文，黄弘扬，赵一琰，
申请(专利权)人：浙江大学，国网浙江省电力有限公司，国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33