[发明专利]基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法

说明书

本发明公开了一种基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法。本发明在系统稳定运行后，实时检测直流线路整流、逆变两侧直流电压差ΔU及其导数dΔU/dt，当改变大于预设阈值时，计算直流电流变化量临界值，同时构造迭代函数使用Steffensen迭代算法计算直流电流预测值x_k。当直流电流预测值x_k大于临界直流电流变化量ΔI_d^*时，发出换相失败预测信号。它可以实现首次换相失败的成功预测，无需额外增加设备或改变换流器的拓扑结构，更易实现。

技术领域

本发明涉及一种高压直流输电系统换相失败预测方法，尤其涉及一种基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法，属于电力系统运行和控制技术领域。

背景技术

高压直流输电凭借着其远距离、大容量、损耗小、功率调节迅速灵活等优点，在全球范围内都被广泛应用于交流异步联网及长距离大容量输电场合。我国能源与负荷中心呈现逆向分布趋势，因此高压直流输电在我国具有极其广阔的应用背景。

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一，会引起系统传输功率的瞬间中断，同时如果控制不当将引起连续换相失败，最终导致直流系统闭锁，影响系统安全稳定运行。因此，换相失败的预测方法具有重要的理论与工程价值。

目前，对于换相失败抑制技术方面的研究，大多针对后续换相失败，主要有改变控制策略和改变拓扑结构两种手段，但是以上手段均不能实现换相失败的预防控制。国内针对首次换相失败预测控制技术的研究仍然较少，但也取得了一定成果，比较显著的主要有：通过快速检测交流系统故障的CFPREV技术，该技术通过PI控制器产生触发延迟角变化值，降低换相失败发生的概率，目前该技术已经被应用于实际工程中；预测型熄弧角控制具有较快的响应速度，国内较多采用ABB技术的工程均使用这一技术，预测型熄弧角控制具有较快的响应速度，可以实现换相失败的预测控制。较多研究均指出故障暂态期间计算出熄弧角与实际熄弧角相差较大，导致预测控制效果较差。

因此，对于传统高压直流输电系统如何精确预测换相失败的发生是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法，包括以下步骤：

步骤1：检测电压差：在系统稳定运行后，实时检测直流线路整流、逆变两侧直流电压差ΔU及其导数dΔU/dt，当改变大于预设阈值时转向步骤2，否则转向步骤1；

步骤2：计算直流电流变化量临界值：

式中：N为实际工程中6脉动换流器个数；k为换流变压器变比；γ_min为极限关断角取7.2°；X_c为逆变器换相电抗，α为逆变器触发角；I_d(α)为直流电流瞬时值，ΔU为直流线路整流、逆变两侧电压差，E为逆变侧交流线电压有效值；

步骤3：计算系数k₁至k₅，具体计算公式为：

式中：R_d为直流线路等效电阻值，L为直流线路等效电感值，f＝50Hz；

步骤4：计算直流电流预测值：

构造迭代函数

并使用Steffensen迭代算法，其迭代规则为：