[发明专利]一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法

说明书

本发明公开了一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法，包括：根据交直流系统的轨迹灵敏度并结合MPC的基本原理构建两阶段优化控制模型；借助暂态过电压和恢复阶段电压对控制量的轨迹灵敏度，将模型转化成以控制量增量为独立控制变量的二次规划模型；针对直流送端系统暂态过电压失稳场景，在故障发生前求解二次规划模型中暂态过电压预防控制的控制量变化，并将控制量变化施加到交直流系统中；将恢复阶段电压控制的控制量变化施加到交直流系统的恢复过程，并滚动调节控制量直至暂态过电压恢复过程运行在安全范围内。本发明可有效抑制风电经高压直流外送方式下的直流送端系统暂态过电压，在抑制直流送端系统暂态过电压的同时，保证暂态过电压恢复过程的安全性。

技术领域

本发明涉及交直流混合系统的安全稳定运行领域，尤其涉及一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法。

背景技术

交直流混合系统的安全稳定运行是电力系统安全稳定分析的重要组成部分，近年来，以风电为代表的新能源发电技术得到快速发展，大规模风电经高压直流(high voltagedirect currents,HVDC)远距离输送到负荷中心时^[1-2]，若发生受端交流系统短路、直流闭锁、换相失败等功率大扰动，将打破直流送端系统的无功平衡，大量盈余无功涌入直流送端系统，易造成直流送端系统的暂态过电压，引发风机脱网及连锁反应，严重威胁了交直流混合系统的安全稳定运行^[3-4]。因此，抑制直流送端系统的暂态过电压，对提高含大规模风电的交直流系统稳定性具有重要意义^[5]。

目前，抑制直流送端系统暂态过电压的研究主要集中在增设辅助装置和优化控制系统两个方面^[6-8]。在增设辅助装置方面，通过配置动态无功补偿器、动态电压恢复器和调相机等辅助装置，能一定程度补偿故障与正常情况的电压差值，抑制暂态过电压，规避风机脱网，但会增加系统的投资。在优化控制系统方面，基于时域仿真法从优化直流系统整流侧电流控制环节和低压限流环节的控制参数来抑制暂态过电压，该方法计算精度高，能准确、直观地反映故障后系统的暂态过程，但计算速度较慢，优化过程相对繁琐。上述研究从增设辅助装置和改进自身控制的角度出发，可较好地抑制暂态过电压，但暂态过电压的动态过程较快，易伴随风机连锁脱网等现象，而控制装置从接收控制指令到装置动作需要一定延时，很难确保在暂态过电压动态过程中予以实时抑制。

因此开展暂态过电压的预防控制措施研究，可在保证经济性的前提下，有效避免直流送端系统暂态过电压的出现。虽然现有暂态电压预防控制可有效改善暂态电压的安全性，但缺乏交直流送端系统暂态过电压的预防控制研究，且控制措施主要采用交流系统的传统控制元件，忽略直流和风电等控制元件对暂态电压的影响^[9-10]。

发明内容

本发明提供了一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法，本发明可有效抑制风电经高压直流外送方式下的直流送端系统暂态过电压，在抑制直流送端系统暂态过电压的同时，保证暂态过电压恢复过程的安全性，详见下文描述：

一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法，所述方法采用直流送端系统暂态过电压和恢复阶段电压的两阶段优化控制，兼顾直流送端系统恢复过程电压不安全的风险，改善交直流送端系统的暂态电压稳定性，包括以下步骤：

根据交直流系统的轨迹灵敏度并结合MPC的基本原理构建两阶段优化控制模型；

借助暂态过电压和恢复阶段电压对控制量的轨迹灵敏度，将两阶段优化控制模型转化成以控制量增量为独立控制变量的二次规划模型；

针对直流送端系统暂态过电压失稳场景，在故障发生前求解二次规划模型中暂态过电压预防控制的控制量变化，并将控制量变化施加到交直流系统中；

将恢复阶段电压控制的控制量变化施加到交直流系统的恢复过程，并滚动调节控制量直至暂态过电压恢复过程运行在安全范围内。