一种暂态过电压抑制方法、装置、存储介质及计算设备

技术领域

本发明涉及一种暂态过电压抑制方法、装置、存储介质及计算设备，属于电力系统稳定控制领域。

背景技术

随着当前世界经济的快速发展，能源短缺、环境保护等一系列问题也随之显现，目前我国能源基地与大量负荷呈反向分布的现状，针对此，大规模新能源汇集基地通常通过高压直流将电力外送至负荷中心，以此来实现新能源的消纳。但在新能源外送中，由于典型交流、直流故障引起的暂态过电压将极大的制约外送能力，严重时还将对送端设备造成损坏。因此，为来帮助新能源外送，急需抑制暂态过电压的方法。

发明内容

本发明提供了一种暂态过电压抑制方法、装置、存储介质及计算设备，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种暂态过电压抑制方法，包括：

根据上一次寻优获得的控制参数，对新能源直流外送系统网架进行潮流计算，获得直流送端暂态过电压峰值；其中，控制参数为影响风机无功的转子侧变流器控制参数；

将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，对控制参数进行寻优；其中，优化模型以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标；

若当前寻优的次数等于预设次数或者优化模型的目标函数值等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制。

控制参数包括风机转子侧变流器控制系统中的功率外环PI参数、电流内环PI参数。

将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，对控制参数进行寻优，包括：

将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，采用电子搜索算法，对控制参数进行寻优。

还包括：若当前寻优的次数不等于预设次数、且优化模型的目标函数值不等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数重新进行潮流，进行新一轮寻优。

一种暂态过电压抑制装置，包括：

潮流计算模块，根据上一次寻优获得的控制参数，对新能源直流外送系统网架进行潮流计算，获得直流送端暂态过电压峰值；其中，控制参数为影响风机无功的转子侧变流器控制参数；

寻优模块，将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，对控制参数进行寻优；其中，优化模型以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标；

第一判断模块，若当前寻优的次数等于预设次数或者优化模型的目标函数值等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制。

控制参数包括风机转子侧变流器控制系统中的功率外环PI参数、电流内环PI参数。

寻优模块，将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，采用电子搜索算法，对控制参数进行寻优。

还包括第二判断模块；

第二判断模块，若当前寻优的次数不等于预设次数、且优化模型的目标函数值不等于阈值，将当前寻优获得的控制参数输入潮流计算模块，进行新一轮寻优。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行暂态过电压抑制方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行暂态过电压抑制方法的指令。

本发明所达到的有益效果：本发明采用迭代对影响风机无功的转子侧变流器控制参数进行寻优，通过优化后的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制，保证了新能源直流外送系统安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为典型RSC控制系统框图；

图3为寻优流程图；

图4为新能源直流外送系统网架示意图；

图5为FX机端电压优化前后对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种暂态过电压抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，根据上一次寻优获得的控制参数，对新能源直流外送系统网架进行潮流计算，获得直流送端暂态过电压峰值；其中，控制参数为影响风机无功的转子侧变流器控制参数；

步骤2，将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，对控制参数进行寻优；其中，优化模型以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标；

步骤3，若当前寻优的次数不等于预设次数、且优化模型的目标函数值不等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数重新进行潮流，获得直流送端暂态过电压峰值，转至步骤2；若当前寻优的次数等于预设次数或者优化模型的目标函数值等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制。

上述方法采用迭代对影响风机无功的转子侧变流器控制参数进行寻优，通过优化后的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制，保证了新能源直流外送系统安全稳定运行。

在实施上述方法之前需要先选择控制参数和构建优化模型。

双馈风机并网变流器由转子侧和网侧变流器构成。转子侧变流器(rotor sideconverter，RSC)通过控制转子励磁电流实现双馈风机的变速恒频恒压运行，通过解耦控制实现有功功率、无功功率独立调节，双馈风机RSC的典型控制框图如图2所示，包含功率外环、电流内环两部分。

图中，P

优化模型将上述选择的控制参数作为优化变量，以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标，其目标函数可表示为：J(k

在初始时，可以设定一个初始的控制参数，根据初始的控制参数，对新能源直流外送系统网架进行潮流计算，可以获得直流送端暂态过电压峰值，将直流送端暂态过电压峰值输入优化模型，采用电子搜索算法，对控制参数进行寻优，即获得优化后的控制参数，若当前寻优的次数不等于预设次数、且优化模型的目标函数值不等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数重新进行潮流，获得直流送端暂态过电压峰值，进行新一轮寻优；若当前寻优的次数等于预设次数或者优化模型的目标函数值等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制，具体迭代过程可参见图3。

上述电子搜索算法为：基于电子在原子核周围的轨道运动，将围绕在原子核周围的电子将会逐渐改变轨道，从而达到最高能级的分子状态的过程与目标函数求解最优解过程相映射，达到求取全局最优解的效果。

电子搜索算法的具体步骤如下：

第一阶段：原子扩散阶段

该阶段中，候选解随机地分布于搜索空间中，每个候选解类似于原子，通过特定量的能量的释放或吸收，电子将会实现轨道间的阶跃。

第二阶段：轨道转换阶段

该阶段中，每个原子核周围的电子都会向更高能级的轨道移动，以实现电子的跃迁；

每个原子核可以表示为：

其中，N

一旦电子占据这些新的轨道，原子和周围位于最高能级(即最佳适应值)的电子将被选择为最佳电子，因此，在每个原子和周围会有一个电子被选择为最佳电子，用于下一步重新定位相应的原子；

原子核只是当做虚拟存在的，其核心在于电子通过不断寻优占据最高能级，也就是候选解Xi不断寻优实现最佳适应度的过程，也就是目标函数取到暂态过电压与电压参考值差值最小的过程。

第三阶段：原子核重新定位

在这一步中，新原子核的位置根据所发射的光子的能量分配所确定；对每个原子核，原子核重新定位公式的标准形式可以用向量表示法表示为：

式中，符号

其中，加速系数AC

其中，n′是原子数，Re

暂态过电压抑制方法在实际实施时，可通过PSD-BPA对网架进行潮流计算，得出直流送端暂态过电压峰值，通过MATLAB将其导入至电子搜索算法中，对目标函数值进行更新，进而对控制参数进行优化，再次进行潮流计算，如此反复迭代，直至达到最大迭代次数或目标函数值达到最优时停止迭代；具体步骤如下：

1)设置迭代次数，初始化参数；在搜索空间中，确定总的电子数量m以及问题维度d，以此来确定电子在搜索空间中的初始位置。

2)计算原子核与电子所对应的适应度函数值；其中，原子核对应的适应度通过式(1)得出，电子所对应的适应度通过式(2)得出；这里以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标，以待优化的控制参数为优化变量，建立优化模型。

3)更新原子核位置；对每个原子核取电子、原子核适应度而函数值最小值，结合式(3)更新原子核位置。

4)比较产生最优位置；若N

5)判断是否达到最大迭代次数，若未达到，则继续迭代，重复执行步骤2)～4)；若达到，则输出最优解。

以图4中的系统为例，基于实际电力系统中新能源的分布情况，利用PSD-BPA搭建新能源直流外送系统模型，其中，火电、风电机组在就近汇集站汇集后，经由传输线路送出至受端的无穷大系统，将虚线框选取的验证区域中的风电机组控制参数进行优化。

进行仿真计算：

换流站火电开机2100MW，直流输送功率2000MW，风电同时率0.7方式下，在1s时设置直流换相失败故障，换流站母线电压标幺值为1.35p.u.，暂态压升为0.35p.u.，与E点低压侧相连的各风电场机端母线暂态压升如表1所示。

表1直流换相失败故障后各风电场机端暂态电压

可见FX风电场机组暂态过电压最为严重，故对该风电机组的控制参数进行优化，其优化效果如图5所示，其余风电场机端电压优化前后对比如表2所示。

表2直流换相失败故障后优化前后各风电场机端暂态电压

可以看出，本发明通过优化后的控制参数控制转子侧变流器，实现了暂态过电压抑制，保证了新能源直流外送系统安全稳定运行。

基于相同的技术方案，本发明还公开了一种暂态过电压抑制装置，包括：

潮流计算模块，根据上一次寻优获得的控制参数，对新能源直流外送系统网架进行潮流计算，获得直流送端暂态过电压峰值；其中，控制参数为影响风机无功的转子侧变流器控制参数，控制参数包括风机转子侧变流器控制系统中的功率外环PI参数、电流内环PI参数。

寻优模块，将直流送端暂态过电压峰值输入预设的优化模型，采用电子搜索算法，对控制参数进行寻优；其中，优化模型以直流送端暂态过电压峰值与暂态过电压参考值差值最小为目标。

第一判断模块，若当前寻优的次数等于预设次数或者优化模型的目标函数值等于阈值，采用当前寻优获得的控制参数控制转子侧变流器，进行暂态过电压抑制。

第二判断模块，若当前寻优的次数不等于预设次数、且优化模型的目标函数值不等于阈值，将当前寻优获得的控制参数输入潮流计算模块，进行新一轮寻优。

基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行暂态过电压抑制方法。

基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行暂态过电压抑制方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。