[发明专利]一种特高压直流换流站接头端子的温升优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种特高压直流换流站接头端子的温升优化方法，使设计参数优化后的接头端子可以避免或减轻因接头端子发热引起的电网灾害事故造成的损失，同时也避免了对接头端子尺寸设计过大而造成的经济浪费。所述方法为：选取设计参数，得出对应的接头端子板搭接部分最大温升T_max，且T_max≤T_u时，得出最大温升与设计参数之间函数关系，结合接头端子板极限状态方程通过Monte Carlo法得出接头端子可靠度R的值，当R≥R_u时，选取初始设计点，并对初始设计点附近不同参数进行组合，计算相应的搭接部分最大温升值进而得出可靠度，得出设计参数与可靠度之间的函数关系，以接头端子成本作为优化条件设定目标函数，以可靠度作为约束条件得到接头端子的优化设计参数。

技术领域

本发明属于特高压直流换流站电网防灾技术领域，并且更具体地，涉及一种特高压直流换流站接头端子的温升优化方法及系统。

背景技术

随着国民经济的发展,特高压直流换流站工程的规模迅速扩大，其站内通流回路接头端子过热缺陷会引起换流站设备结构、材料等产生疲劳损坏，缩短设备的使用寿命，影响了电网的安全稳定运行。目前发现的特高压直流换流站通流回路接头端子发热现象，几乎包含了目前在运的所有的特高压直流换流站，波及的范围大、造成的危害程度高，如果造成严重故障，其经济损失一般数额巨大、难以精确估算。特高压工程作为电网最核心的组成部分，其安全稳定性要求更高，发生故障造成的经济损失更加巨大，因此对特高压直流换流站工程的接头端子温升设计提出了更高的要求。

发明内容

根据本发明的一方面，提出一种特高压直流换流站接头端子的温升优化方法，包括：

步骤1，获取多组接头端子的设计参数，并通过有限元模型模拟接头端子搭接部分的温升过程，记录接头端子搭接部分的最大温升T_max，将T_max与温升极限值T_u进行比较，选取T_max≤T_u的设计参数进行保留，其中所述设计参数包括：接头端子长度X₁、接头端子宽度X₂、接头端子厚度X₃、接头端子搭接部位电阻X₄和接头端子加载的电流X₅；

步骤2，随机选取一组保留的设计参数，通过神经网络模型得出T_max与保留的设计参数之间的温升函数关系，并进行蒙特卡罗(MCS)计算得到相应的接头端子可靠度R₀的值，将当前R₀与可靠度极限值R_u进行比较，若R₀≥R_u，则保留当前的设计参数，否则，重新选取保留的一组设计参数，使得可靠度R₀≥R_u，并保留当前的设计参数；

步骤3，以当前保留的可靠度R≥R_u的设计参数作为初始设计点，获取以初始设计点为原点的有限邻域内的不同设计参数进行组合，通过有限元模型模拟并得出组合后的设计参数对应的最大温升T_max，进而结合接头端子板的极限状态方程，通过蒙特卡罗模拟法(MCS)计算相应的接头端子可靠度R的值，通过神经网络模型得出R与设计参数之间的函数关系；

步骤4，根据R与设计参数之间的函数关系，以接头端子的成本为优化条件，设计目标函数f(X)＝C＝X₁·X₂·X₃.ρ·ω，其中C为接头端子的成本，接头端子的密度，ω为单位体积接头端子的成本，以接头端子的可靠度作为约束条件，得到接头端子的优化设计参数为minf(x)＝E(X₁·X₂·X₃·ρ·ω)st.R≥R_u，其中X₁、X₂以及X₃的值即为优化后的设计参数。