基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，包括以下步骤：1)将交流侧母线电压值作为交流侧系统故障严重程度的表征；2)在离线状态下对交流侧系统故障进行仿真，得到阈值与电压之间的关系对照表；3)实时采集换流变交流母线电压有效值并根据关系对照表得到换相失败预测控制环节的换相失败预测补偿启动阈值，并进行触发角补偿进而完成换向。与现有技术相比，本发明专利技术具有自适应分段补偿、安全可靠等优点。安全可靠等优点。安全可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法


[0001]本专利技术涉及直流输电系统换向控制领域，尤其是涉及一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法。

技术介绍

[0002]随着特高压直流输电线路的大力建设，电网已呈现“强直弱交”的特性，容易发生换相失败，逆变侧交流系统故障是引起换相失败的主要原因。熄弧角控制是高压直流输电系统中逆变侧的主要控制手段，它通过将熄弧角控制在某一设定范围内，防止由于熄弧角过小发生换相失败。ABB公司的换相失败预测控制(CFPREV)技术采用预测型熄弧角控制，可以有效降低熄弧角的减小，来抑制换相失败。
[0003]目前，对CFPREV改善直流系统换相性能的研究主要集中在特征量选取与控制策略的改进两方面，在特征量选取方面，有学者在CFPREV的基础上增加了正余弦分量来检测故障时电压变化，解决了CFPREV中算法电压过零点附近动作慢的问题，但该方法效果有限。对于常规预测型定熄弧角控制器暂态期间控制效果不理想的问题，文献(基于直流电流变化量的换相失败预测判别与控制系统优化[J].电网技术,2019,43(10):3497
‑
3504.)增添了直流电流预测模块，改进原有预测型定熄弧角控制器，以达到抑制换相失败的目的。在控制策略优化方面，通过优化预测控制环节中的电压启动阈值和增益系数，降低了换相失败发生的风险，改善了无功功率的恢复。文献(华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化[J].电力系统自动化,2015,39(06):134
‑r/>140.)适当降低换相失败预测控制的固定阈值，在一定程度上减少了逆变侧换相失败的几率。文献(考虑多直流协调恢复的换相失败预测控制启动值优化方法[J].电力系统自动化,2018,42(22):85
‑
90+158+91
‑
93)综合考虑了多直流线路间交互作用的影响，提出一种根据直流系统恢复指标来优化CFPREV启动阈值的方法，由于固定的启动阈值在某些工况下会恶化换相失败情况，文献(考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法[J].电力系统自动化,2020,44(21):50
‑
57.)定义CFPREV启动电压值差异化优先级指标，提升了系统抵御换相失败的能力，综上所述，启动阈值对换相失败预测环节的作用效果影响很大，现有技术设计的固定阈值不能适用所有故障工况，如果选择能够适应不同运行工况的启动阈值，则可以提高直流系统应对换相失败的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，包括以下步骤：
[0007]1)将交流侧母线电压值作为交流侧系统故障严重程度的表征；
[0008]2)在离线状态下对交流侧系统故障进行仿真，得到阈值与电压之间的关系对照
表；
[0009]3)实时采集换流变交流母线电压有效值并根据关系对照表得到换相失败预测控制环节的换相失败预测补偿启动阈值，并进行触发角补偿进而完成换向。
[0010]所述的步骤2)具体包括以下步骤：
[0011]21)搭建直流系统仿真模型，并对直流控保系统建模；
[0012]22)通过在逆变侧换流变交流母线处设置不同的短路接地故障类型，调整接地阻抗值用以模拟短路故障的严重程度，形成故障集，对故障集中的第i种故障工况，利用多重计算仿真方法获取抑制换相失败效果最好的阈值作为换相失败预测补偿启动阈值X_LEVEL
i
，并且获取对应的逆变侧换流变交流母线电压最低值U
i
；
[0013]23)根据仿真结果，将逆变侧换流变交流母线电压最低值U
i
按大小排列，构建X_LEVEL_U
rms
对照表，其中，X表示不同的短路故障类型，包括单相短路故障和三相短路故障，U
rms
为实际测得的换流变交流母线电压有效值；
[0014]24)将X_LEVEL_U
rms
对照表中的分段数据采用分段线性拟合的方式进行拟合，得到X_LEVEL_U
rms
的分段线性函数。
[0015]所述的步骤21)中，直流系统仿真模型采用CIGRE标准测试模型。
[0016]所述的步骤22)中，在逆变侧换流变交流母线处通过设置经电感L
f
接地的方式模拟实际工程中交流输电线路的单相或三相短路故障的严重程度，L
f
越小则故障越严重。
[0017]所述的X_LEVEL_U
rms
对照表表示为：
[0018][0019]其中，下标n为故障工况总数，U
level1
、
…
、U
leveln
分别为对应分段的换相失败预测补偿启动阈值。
[0020]所述的步骤3)中，换相失败预测控制环节包括单相短路检测、启动和触发角补偿量计算部分和三相短路检测、启动和触发角补偿量计算部分。
[0021]对于单相短路检测、启动和触发角补偿量计算部分，则有：
[0022]301)采集交流系统的三相电压u
a
,u
b
,u
c
，并计算得到换流变交流母线电压有效值U
rms
；
[0023]302)根据X_LEVEL_U
rms
对照表得到单相故障时换相失败预测补偿启动阈值DIFF_LEVEL；
[0024]303)比较零序电压绝对值|u0|与单相故障时换相失败预测补偿启动阈值DIFF_LEVEL的大小，根据大小结果得到第一触发角补偿量Δα1。
[0025]对于三相短路检测、启动和触发角补偿量计算部分，则有：
[0026]311)采集交流系统的三相电压u
a
,u
b
,u
c
，并计算得到换流变交流母线电压有效值
U
rms
；
[0027]312)根据X_LEVEL_U
rms
对照表得到三相故障时换相失败预测补偿启动阈值αβ_LEVEL；
[0028]313)将abc三相电压在αβ平面中合成为一个幅值恒定的正弦量u
αβ
，并计算得到其稳态值|u
αβ
|0与当前幅值|u
αβ
|之间的差值Δu
αβ
；
[0029]314)比较差值Δu
αβ
与三相故障时换相失败预测补偿启动阈值αβ_LEVEL的大小，根据大小结果得到第二触发角补偿量Δα2。
[0030]在换相失败预测控制环节中，对于触发角补偿量计算，选择第一触发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将交流侧母线电压值作为交流侧系统故障严重程度的表征；2)在离线状态下对交流侧系统故障进行仿真，得到阈值与电压之间的关系对照表；3)实时采集换流变交流母线电压有效值并根据关系对照表得到换相失败预测控制环节的换相失败预测补偿启动阈值，并进行触发角补偿进而完成换向。2.根据权利要求1所述的一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)搭建直流系统仿真模型，并对直流控保系统建模；22)通过在逆变侧换流变交流母线处设置不同的短路接地故障类型，调整接地阻抗值用以模拟短路故障的严重程度，形成故障集，对故障集中的第i种故障工况，利用多重计算仿真方法获取抑制换相失败效果最好的阈值作为换相失败预测补偿启动阈值X_LEVEL
i
，并且获取对应的逆变侧换流变交流母线电压最低值U
i
；23)根据仿真结果，将逆变侧换流变交流母线电压最低值U
i
按大小排列，构建X_LEVEL_U
rms
对照表，其中，X表示不同的短路故障类型，包括单相短路故障和三相短路故障，U
rms
为实际测得的换流变交流母线电压有效值；24)将X_LEVEL_U
rms
对照表中的分段数据采用分段线性拟合的方式进行拟合，得到X_LEVEL_U
rms
的分段线性函数。3.根据权利要求2所述的一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，所述的步骤21)中，直流系统仿真模型采用CIGRE标准测试模型。4.根据权利要求2所述的一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，所述的步骤22)中，在逆变侧换流变交流母线处通过设置经电感L
f
接地的方式模拟实际工程中交流输电线路的单相或三相短路故障的严重程度，L
f
越小则故障越严重。5.根据权利要求2所述的一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，所述的X_LEVEL_U
rms
对照表表示为：其中，下标n为故障工况总数，U
level1
、
…
、U
leveln
分别为对应分段的换相失败预测补偿启动阈值。6.根据权利要求2所述的一种基于预测环节自适应阈值提高成功率的直流系统换相方法，其特征在于，所述的步骤3)中，换相失败...

【专利技术属性】
技术研发人员：王定美，马志程，赵龙，闪志成，顾丹珍，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：