本发明专利技术公开一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法和系统，应用于多回直流系统，该直流电流协调控制方法基于前两个周期内所测得交流电压的暂态响应，通过曲线拟合方法近似预测当前周期中的换相电压，并预测该换相过程的关断角；然后，根据得到的关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值，该过程考虑了电压谐波对换相失败风险的影响，使计算出的直流电流控制给定值更加准确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统稳定分析与控制领域，特别涉及一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法和系统。
技术介绍
1、当前直流系统对于电流的控制，通常是采用低电压限电流环节，其根据直流系统换流母线电压的大小线性地确定直流电流的控制指令，该方法忽略了电压谐波对换相失败风险的影响，导致电流指令的设置不够准确。同时该方法对于多回直流系统的情形，各回直流电流的恢复仅依据自身换流母线电压大小，忽略了无功裕度的差异性，不利于多回直流的快速协调恢复。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出了一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法和系统。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，应用于多回直流系统，包括：
4、根据预测周期前两个周期的谐波电压波形，获取预测周期换相过程的关断角预测值；
5、根据所述关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值；
6、根据多回直流系统各回直流的无功裕度差异，分别计算所述多回直流系统中每回直流的控制修正量，结合所述直流电流控制给定值，获取所述多回直流系统中每回直流的直流电流控制最终值。
7、进一步地，所述根据预测周期前两个周期的谐波电压波形，获取预测周期换相过程的关断角预测值的具体方法包括：
8、1)建立故障后系统的时域暂态电压响应方程：
9、x(t)＝ete-τtcos(ωdt+φd)
<
p>10、式中，τ为阻尼比；et为时域电压幅值；ωd表示角频率；φd表示相角；11、基于所述暂态电压响应方程，建立故障后交流电压的全响应方程：
12、f(t)＝a(t)+x(t)＝escos(ωdt)+ete-τtcos(ωdt+φd)
13、式中，a(t)为故障后交流电压的稳态响应；es为稳态电压幅值；
14、2)
15、考虑n次电压谐波时，第k-1周期至第k+1周期的换相电压傅里叶级数形式为：
16、
17、式中，为(k-1)至(k+1)周期的n次谐波电压频域形式；为交流电压在第k-1至第k+1周期内的全响应形式；t为周期，t＝2π/ωd；
18、将(k-1)周期至(k+1)周期的n次谐波电压频域形式表示成实部和虚部的形式，则有
19、
20、式中，akn、bkn、ckn和dkn为从第(k-1)周期到第(k+1)周期的n次谐波电压频域形式的拟合系数。
21、3)根据(k-1)周期到k周期滑动窗口内获得的采样数据，通过非线性最小二乘拟合函数确定第(k-1)周期到第(k+1)周期的n次谐波电压频域形式的拟合系数，由此得到(k+1)周期中n次谐波电压的傅立叶变换形式fk+1(n)，则(k+1)周期内换相电压的预测波形可在傅里叶逆变换和级数求和之后获得，表达式为：
22、
23、式中：和分别为第(k+1)周期内第j次谐波电压的幅值和相角；
24、4)通过下式计算所述预测波形过零点偏移角度
25、
26、5)建立完成换相所需的电压时间-面积等式约束：
27、
28、式中：id(α)和id(α+μ′)分别为换相开始时刻和换相结束时刻的直流电流；α为触发角；μ′为待估算的换相角；lc为换相电感；
29、再根据稳定运行期间换相角的取值范围，求取所述电压时间-面积等式约束中换相结束时刻的直流电流id(α+μ′)，进而获得待估算的换相角μ′；
30、6)根据过零点偏移角度触发角α、待估算的换相角μ′按下式计算关断角预测值γ′：
31、
32、进一步地，所述稳定运行期间换相角的取值范围为20°-40°。
33、进一步地，所述根据所述关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值的具体方法包括：
34、1)当所述关断角预测值γ′小于完成换相所需的极限关断角时，启动直流电流控制策略，根据下式计算整流侧直流电流给定值idr_ord_im：
35、
36、式中，tα表示换相开始时刻；
37、2)将计算得到的整流侧电流指令给定值idr_ord_im与原有低电压限电流环节输出的电流指令idr_ord_vdcol进行比较，取二者的较小值作为最终的整流侧电流给定值idr_ord：即直流电流控制给定值：
38、idr_ord＝min(idr_ord_im,idr_ord_vdcol)。
39、进一步地，所述完成换相所需的极限关断角取为10°
40、进一步地，所述根据多回直流系统各回直流的无功裕度差异，分别计算所述多回直流系统中每回直流的控制修正量的具体方法包括：
41、1)根据下式计算各回直流恢复时的换流母线参考电压vl：
42、
43、式中，n为换流变压器变比；udr0为整流侧理想空载直流电压；xc为逆变侧等效换相电抗；b为串联桥的数目；req为等效电阻；下标y为第y回直流；
44、2)根据下式计算各回直流的电流调节系数kp_y：
45、
46、式中，y为直流回数；ry为第y回直流的多馈入短路比；kbase为调节系数基准值式中：vt为换流母线电压实时值；
47、3)根据电流调节系数分别计算所述多回直流系统中每回直流的控制修正量，如下式所示：
48、ixz_y＝kp_y(vt_y-vl_y)。
49、进一步地，所述结合所述直流电流控制给定值，获取所述多回直流系统中每回直流的直流电流控制值最终值的具体方法包括：
50、基于所述直流电流控制给定值以及所述多回直流系统中每回直流的控制修正量，按下式计算所述多回直流系统中每回直流的直流电流控制最终值：
51、idr_y(t)＝idr_ord_y(t)+ixy_y
52、式中，idr_y(t)为第y回直流的直流电流控制最终值；idr_ord_y(t)为第y回直流的直流电流控制给定值；ixy_y为第y回直流的控制修正量。
53、一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制系统，应用于多回直流系统，包括关断角预测值获取模块、直流电流控制给定值获取模块和直流电流控制最终值获取模块；
54、所述关断角预测值获取模块，用于根据预测周期前两个周期的谐波电压波形，获取预测周期换相过程的关断角预测值；
55、所述直流电流控制给定值获取模块，用于根据所述关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值；
56、所述直流电流控制最终值获取模块，用于根据多回直流系统各回直流的无功裕度差异，分别计算所述多回直流系统中每回直流的控制修正量，结合所述直流电流控制给定值，获取所述多回直流系统中每回直流的直流电本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，应用于多回直流系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根据预测周期前两个周期的谐波电压波形，获取预测周期换相过程的关断角预测值的具体方法包括：
3.根据权利要求2所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述稳定运行期间换相角的取值范围为20°-40°。
4.根据权利要求2所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根据所述关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值的具体方法包括：
5.根据权利要求4所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述完成换相所需的极限关断角取为10°。
6.根据权利要求4所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根据多回直流系统各回直流的无功裕度差异，分别计算所述多回直流系统中每回直流的控制修正量的具体方法包括：
7.根据权利要求6所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述结合所述直流电流控制给定值，获取所述多回直流系统中每回直流的直流电流控制值最终值的具体方法包括：
8.一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制系统，应用于多回直流系统，其特征在于，包括关断角预测值获取模块、直流电流控制给定值获取模块和直流电流控制最终值获取模块；
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，应用于多回直流系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根据预测周期前两个周期的谐波电压波形，获取预测周期换相过程的关断角预测值的具体方法包括：
3.根据权利要求2所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述稳定运行期间换相角的取值范围为20°-40°。
4.根据权利要求2所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根据所述关断角预测值启动直流电流控制策略，计算直流电流控制给定值的具体方法包括：
5.根据权利要求4所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述完成换相所需的极限关断角取为10°。
6.根据权利要求4所述的考虑谐波电压和无功裕度的直流电流协调控制方法，其特征在于：所述根...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晖，韩杏宁，彭竹弈，孙文涛，许偲轩，祁万春，谢珍建，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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