[发明专利]基于一阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法

说明书

本发明针对交直流互联系统提出了一种基于一阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法。该方法首先基于一阶电路的响应形式建立交直流系统暂态响应的预测模型；然后根据对称分量法对换流母线电压三相分量进行分解，得到换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数；最后基于最小二乘法原理对响应预测模型中各参数进行拟合，计算换相电压的预测值。该方法能在系统故障后快速预测换流母线各相电压，有助于及时制定和采取紧急控制措施，对维持电力系统稳定运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电力系统态势感知及趋势预测技术领域，特别是一种基于一阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法。

背景技术

我国地域辽阔但能源分布很不均衡。能源丰富的西部地区与东部负荷中心距离较远，需要电能的远距离传输。高压直流输电系统因其可控性强、输电容量大、输电损耗小等优点被广泛用于远距离输电。

换相失败一直以来都是高压直流输电系统最常见的故障之一。换相失败会导致直流传输功率迅速下降，引起交流系统电压、电流的波动。严重情况下会引起连续、相继换相失败，造成直流闭锁甚至大规模停电事故。

目前工程上对于换相失败的判据主要是根据换流母线电压的幅值来制定的。在某些无功补偿容量较小的HVDC系统中，由于线路呈感性，因此交直流系统在暂态过渡期间可以等效为一阶RL电路。基于此可对换流母线电压进行预测，有助于及时制定并采取预防控制措施，对提升电力系统稳定性具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于一阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法。

该方法首先基于一阶电路的响应形式建立交直流系统暂态响应的预测模型，然后根据对称分量法对换流母线电压三相分量进行分解，得到换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数；最后基于最小二乘法原理对响应预测模型中各参数进行拟合，计算换相电压的预测值。该方法能在系统故障后快速预测换流母线各相电压，有助于及时制定和采取紧急控制措施，对维持电力系统稳定运行具有重要意义。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于一阶电路响应的交直流系统换相电压预测方法，包括如下步骤：

(1)基于一阶电路响应形式，建立交直流系统暂态响应的预测模型；

(2)收集换流母线三相电压数据；

(3)计算换流母线电压三序分量的傅里叶展开系数；

(4)基于最小二乘法原理，对响应预测模型中的参数进行拟合；

(5)预测换相电压三相分量。

进一步的，所述步骤(1)中交直流系统暂态响应预测模型的建立包括如下步骤：

(11)根据电力系统参数及储能元件的特点，得到暂态过程中的时域响应形式：

式中，f(t)为所求的响应，a(t)为f(t)的稳态分量，包括直流及各倍频交流分量；为f(t)的暂态分量；b、τ为与系统参数及初值条件相关的常数；

(12)根据下式计算f(t)稳态分量及暂态分量的傅里叶展开系数：

式中，ω₀＝100π(rad/s)为系统基频角速度，T＝2π/ω₀表示采样周期；A_n为稳态分量n倍频分量的系数，X_n为暂态分量n倍频分量的系数；特殊的，n＝0表示直流分量，n＝1表示基频分量；j表示虚数单位；

(13)记为第k次采样的波形，k＝1,2,3,…；根据下式计算的傅里叶展开系数