本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，特別涉及基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的選相合閘方法。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)中，換流變作為關(guān)鍵設(shè)備之一，負(fù)責(zé)將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓或?qū)⒅绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓。在其工作過程中，為確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，必須對換流變的合閘過程進(jìn)行精確控制。合閘過程中，如果操作不當(dāng)，會產(chǎn)生較大的勵磁涌流，這是一種由鐵芯剩磁和合閘角度不匹配所引發(fā)的瞬態(tài)電流。勵磁涌流不僅會對設(shè)備造成損害，還可能引發(fā)系統(tǒng)的電壓波動，從而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2、因此，制定有效的選相合閘策略，尤其是在考慮斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的情況下，顯得尤為重要。斷路器動作離散性指的是由于機(jī)械運(yùn)動、控制信號處理延遲及其他因素，導(dǎo)致斷路器開關(guān)動作的不連續(xù)性和不確定性。這種離散性可能使換流變壓器的并網(wǎng)過程變得更加復(fù)雜，特別是在合閘時間的精確控制上。預(yù)擊穿特性則是指在高電壓條件下，變壓器或斷路器可能會經(jīng)歷局部擊穿現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可能會影響設(shè)備的絕緣性能以及造成斷路器提前合閘。然而現(xiàn)有的換流變合閘策略仍存在很多不足：

3、現(xiàn)有的換流變合閘策略未能全面地考慮到斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性，導(dǎo)致合閘策略制定得不夠準(zhǔn)確，影響抑制勵磁涌流的效果。

4、因此，有必要設(shè)計基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的選相合閘方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的選相合閘方法，結(jié)合斷路器預(yù)擊穿與動作離散性數(shù)學(xué)模型和剩磁所確定的理想情況下?lián)Q流變的合閘角，調(diào)整以考慮斷路器動作離散性和預(yù)擊穿特性的實(shí)際合閘角。基于調(diào)整后的實(shí)際合閘角，制定換流變非同步選相合閘策略，以有效抑制合閘過程中產(chǎn)生的勵磁涌流，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，具體包括：

2、基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的選相合閘方法，其中，所述方法包括：

3、建立斷路器預(yù)擊穿與動作離散性的數(shù)學(xué)模型；

4、根據(jù)換流變的實(shí)際運(yùn)行情況確定換流變各相的剩磁，并基于剩磁確定理想情況下?lián)Q流變的合閘角；

5、根據(jù)所述預(yù)擊穿與動作離散性的數(shù)學(xué)模型以及所述理想合閘角，確定基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的實(shí)際合閘角；

6、根據(jù)所述實(shí)際合閘角制定基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的換流變非同期選相合閘策略，對換流變合閘過程中產(chǎn)生的勵磁涌流進(jìn)行抑制。

7、進(jìn)一步地，建立斷路器預(yù)擊穿與動作離散性的數(shù)學(xué)模型，包括：

8、根據(jù)實(shí)際斷路器合閘的固有動作時間，建立離散窗口的斷路器實(shí)際合閘時間的數(shù)學(xué)模型，即斷路器動作離散性的數(shù)學(xué)模型，同時對斷路器觸頭間的電場進(jìn)行分析，建立斷路器預(yù)擊穿特性的數(shù)學(xué)模型。

9、進(jìn)一步地，斷路器動作離散性的數(shù)學(xué)模型，通過如下公式表示：

10、

11、其中，f(t)為實(shí)際合閘時間t的概率密度函數(shù)；t0為斷路器的額定合閘時間；σ為概率密度函數(shù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差，t取值范圍為(t0-3σ,t0+3σ)。

12、進(jìn)一步地，建立斷路器預(yù)擊穿特性的數(shù)學(xué)模型，還包括：通過如下公式計算得出臨界擊穿電場強(qiáng)度和電壓值：

13、

14、其中，ecrit為臨界擊穿電場強(qiáng)度；up為介質(zhì)擊穿電壓；e1v為觸頭間為1v電壓時的電場分布值；ρ為介質(zhì)密度；s為觸頭間距離。

15、進(jìn)一步地，建立斷路器預(yù)擊穿特性的數(shù)學(xué)模型，還包括：通過如下公式計算觸頭間隙的絕緣下降率krdds：

16、

17、其中，krdds為斷路器觸頭間絕緣強(qiáng)度下降率；up為觸頭的擊穿電壓；gap為斷路器預(yù)擊穿時刻的觸頭間距；e(t)預(yù)擊穿時電場強(qiáng)度對合閘時間的函數(shù)。

18、進(jìn)一步地，建立斷路器預(yù)擊穿特性的數(shù)學(xué)模型，還包括：通過如下公式計算關(guān)合系數(shù)：

19、

20、式(4)中，k為關(guān)合系數(shù)，表示rdds的特征；e為觸頭間隙平均擊穿場強(qiáng)；v為合閘速度；ω為電網(wǎng)角頻率；um為外施電壓峰值。

21、進(jìn)一步地，根據(jù)換流變的實(shí)際運(yùn)行情況確定換流變各相的剩磁，并基于剩磁確定理想情況下?lián)Q流變的合閘角，包括：

22、根據(jù)換流變的實(shí)際運(yùn)行情況，利用基于電壓積分的剩磁測算方法確定換流變各相的剩磁，選取剩磁最大相為非同期選相合閘的首合閘相，并確定該首合閘相在理想情況下?lián)Q流變的合閘角。

23、進(jìn)一步地，電壓積分的剩磁測算方法的公式為：

24、

25、其中，φr為分閘后剩磁；tstart為積分窗口上限；tend為積分窗口下限；u(t)為變壓器高壓側(cè)分閘后的電壓；

26、所述首合閘相在理想情況下?lián)Q流變的合閘角通過如下公式計算：

27、

28、其中，θtarg為首合閘相理想情況下的合閘角；φm為磁通最大峰值；φr為分閘后剩磁。

29、進(jìn)一步地，確定基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的實(shí)際合閘角，包括：

30、確定在斷路器動作離散特性基礎(chǔ)上，符合中低壓斷路器的預(yù)穿特性和符合高壓斷路器的預(yù)穿特性時的合閘策略。

31、進(jìn)一步地，所述的換流變非同期選相合閘策略包括：通過多組仿真實(shí)驗(yàn)分別得出不同延遲合閘時間星型和角型的勵磁涌流數(shù)據(jù)，接著對該數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到換流變星型和角型接法隨延遲合閘時間變化勵磁涌流的函數(shù)曲線，星型和角型擬合曲線的函數(shù)表達(dá)式為：

32、

33、其中，t為剩余兩相延遲合閘時間；f(t)為星型接法的勵磁涌流；g(t)為角型型接法的勵磁涌流。

34、進(jìn)一步地，所述的換流變非同期選相合閘策略還包括：根據(jù)星型和角型勵磁涌流隨延遲合閘時間變化勵磁涌流的函數(shù)，構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)為：

35、h(t)＝α*f(t)+β*g(t)?(8)

36、其中，f(t)為星型接法的勵磁涌流；g(t)為角型型接法的勵磁涌；流α為函數(shù)f(t)的權(quán)重系數(shù)；β為函數(shù)g(t)的權(quán)重系數(shù)；h(t)為目標(biāo)函數(shù)；

37、利用fmincon函數(shù)和sqp算法進(jìn)行優(yōu)化，輸出優(yōu)化得到的最優(yōu)解及其對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)最小值，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)函數(shù)的最小化。

38、進(jìn)一步地，所述的換流變非同期選相合閘策略還包括：在首合閘相合閘后，剩余兩相在合閘之前鐵芯中感應(yīng)出大小為首合閘相鐵芯磁通一半且相位相反的磁通，同時剩磁也迅速衰減時，根據(jù)換流變星型和角型接法，通過優(yōu)化算法找到加權(quán)目標(biāo)函數(shù)最小化的最優(yōu)解。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的選相合閘方法，具有以下有益效果：

40、1)針對現(xiàn)有的換流變合閘策略未能全面地考慮到斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的問題，通過建立斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的數(shù)學(xué)模型，對換流變合閘過程進(jìn)行全面分析，制定了考慮斷路器動作離散性與預(yù)擊穿特性的換流變非同期選相合閘策略，實(shí)現(xiàn)了對換流變合閘過程的準(zhǔn)確控制。

41、2)針對現(xiàn)有的換流變合閘策略存在著的勵磁涌流控制不完全以及調(diào)整能力的問題，基于電壓積分的剩磁測算方法確定換流變各相剩磁，通過先將最大剩磁相合閘再將剩余相延時合閘的非同期合閘策略，增強(qiáng)了換流變合閘的調(diào)整能力，實(shí)現(xiàn)了對換流變合閘過程產(chǎn)生的勵磁涌流地有效抑制。

42、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。