CN109936159B - 计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，首先根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；然后根据第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；最后将暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。本发明实施例提供的技术方案，根据系统运行参数以及直流线路的闭环传递函数，确定暂态过电压，直流线路的闭环传递函数可以确定故障发生后控制系统的调控作用导致控制参数改变的动态过程，进而确定暂态过电压。本实施例计及直流控制系统的动态过程，能够反映直流输电系统的实际运行情况，使计算结果更为准确。

Description

计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法
技术领域
本发明实施例涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着超/特高压直流输电工程不断投运，电网“强直弱交”特性逐渐凸显，直流输电在实现大容量远距离输电优势的同时，也引起一系列的安全稳定问题。直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。直流输电系统基本上由两个换流站和直流输电线路组成，两个换流站与送受端的交流系统相连接。
当直流输电系统发生故障之后，影响送受端交流系统的安全稳定运行。系统故障期间及故障恢复过程中，换流器消耗的无功功率和交流系统发出的无功功率存在暂态变化过程，直流线路与送受端交流系统交换的无功功率也随之大幅变化，表现为对系统不利的“大容量无功冲击负荷”外部特性。
目前，国内外学者已对交直流故障扰动引发直流外送系统暂态过电压的机理及抑制措施开展了初步研究。然而，传统暂态过电压计算方法大多数是基于短路比、多馈入短路比等系统强度指标进行的定性分析，以及计及系统稳态传输功率的交流系统等值方法。现有的暂态过电压计算方法忽略了系统发生故障后由于直流控制系统的调控作用导致的直流控制参数改变的动态过程，造成过电压计算结果不准确。
发明内容
本发明提供一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法、装置、设备及存储介质，计及直流控制系统动态过程，能够反映系统的实际运行情况，使计算结果更为准确。
第一方面，本发明实施例提供了一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，包括：
根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
第二方面，本发明实施例还提供了一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置，包括：
第一无功功率计算模块，用于根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
暂态电压变化率计算模块，用于根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
暂态电压变化率迭代模块，用于将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述第一方面中所述的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面中所述的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。
本发明实施例提供了的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法、装置、设备及存储介质，首先根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；然后根据第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；最后将暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。本发明实施例提供的技术方案，根据系统运行参数以及直流线路的闭环传递函数，确定暂态过电压，直流线路的闭环传递函数可以确定故障发生后控制系统的调控作用导致控制参数改变的动态过程，进而确定暂态过电压。本实施例计及直流控制系统的动态过程，能够反映直流输电系统的实际运行情况，使计算结果更为准确。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法的流程图；
图3为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中定电流控制装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路调节装置的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路的等值电路的示意图；
图6为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路的另一等值电路的示意图；
图7为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流输电系统的等值电路的示意图；
图8为本发明实施例三提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置的结构示意图；
图9为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法的流程图，本实施例可适用于直流输电系统受端电网发生三相短路故障后，确定送端电网暂态过电压的情况，该方法可以由计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置来执行，所述装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现。
首先，需要说明的是，本实施例提供的暂态过电压计算方法可在终端上，例如：计算机设备，对送端在暂态过程中的运行参数和设备参数进行分析，确定暂态过电压，为故障修复以及后续的电网建设提供理论数据支撑。受端电网是指以负荷集中地区为中心，包括区内和邻近电厂在内，用较密集的电力网络将负荷和这些电派联接在一起的电力系统，受端电网通过接受外部及远方电源输入的有功电力和电能，以实现供需平衡。送端电网是指发电厂集中地区，区域内的发电有功总容量大于负荷总容量，从而有向其他电网输出有功的能力的电力系统。在本实施例中，将送端电网多余的有功容量通过直流线路输送到受端电网。
进一步的，送端电网的三相交流电通过送端换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往受端电网，受端电网的受端换流站将直流电逆变成三相交流电，为负载供电。需要说明的是，在直流输电系统中送端换流站中一般采用整流器将三相交流电整流变成直流电，受端换流站一般采用逆变器将直流电逆变成三相交流电。
如图1所示，本发明实施例提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法主要包括如下步骤：
S110、根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率。
需要说明的是，本实施例中的换流站均是指送端电网侧的换流站。系统运行参数主要包括输电系统正常运行时的运行参数、受端电网发生三相短路故障时的系统参数以及输电系统的设备参数。在本实施例中，系统运行参数主要包括：定电流控制总增益K；直流线路电阻R；直流线路电感L；漏抗标幺值XT*；短路容量Sd；交流电网无功补偿容量Qc；安排直流功率Pa，给定整流侧直流电压Uz；变压器二次侧交流电压U2；变压器二次侧交流额定电压U2N；直流线路额定容量SN，正常运行时换流母线电压标幺值U0*等。
直流闭环传递函数可以理解为计及直流电路以及送端换流站中整流器在内的系统传递函数，即整流器和直流线路整个直流闭环系统对整流器电压扰动量的传递函数。在本实施例中，可以根据直流输电系统的控制方式分别确定直流电路的开环传递函数，以及整流器的闭环传递函数。根据直流线路的开环传递函数，以及整流器开环传递函数转换得到直流闭环传递函数。
进一步的，在送端换流站中的整流器一般采用定电流控制方式。定电流控制装置一般由调节放大器、非线性环节、相位控制和触发电路、换流器及直流电流互感器组成。将各个环节的传递函数相乘，得到定电流控制方式下的整流器的开环传递函数。
进一步的，在送端变流站中的整流器一般采用定电流控制方式，在受端变流站中的逆变器一般采用定熄弧角控制方式。根据整流器定电流调节、逆变器定熄弧角调节时直流输电系统的调节特性，得到包括整流器和直流线路在内的整个直流输电系统的等值电路，从而得到直流开环传递函数。根据整流器电压变化，得到直流线路始端电流变量，由此求得直流闭环传递函数。
在本实施例中，第一无功功率可以理解为直流电网侧的换流站消耗的无功功率。进一步的，通过直流闭环传递函数确定直流线路的直流电流，根据定电流控制方式与整流侧触发角的关系，由变压器二次侧交流电压，得到故障发生前整流侧的直流电压和故障发生时整流侧的直流电压；通过直流电流及直流电压，得到换流站消耗的第一无功功率。
S120、根据第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率。
在本实施例中，交流侧的第二无功功率可以理解为交流侧的滤波器发出的无功功率。需要说明的是，本实施例中的交流侧可以理解为送端换流站中整流器之前的系统。暂态电压变化率可以理解为暂态过程中，送端换流母线处的变化率。
进一步的，根据换流站消耗的第一无功功率和交流侧的第二无功功率确定换流站与交流侧的无功交换变化量，得到送端换流站的无功盈余，根据电压上升幅度与无功盈余、系统短路容量的关系，得到暂态电压的变化率。
S130、将暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
在本实施例中，因为在S120中交流侧的滤波器发出的第二无功功率与换流母线的电压成正比，无法预测。将滤波器发出的第二无功功率近似为一个定值，该定值比换流母线处发生过电压时滤波器发出的实际无功功率要小，因此，S120中求得的暂态过电压变换率偏小。需要对暂态电压变化率进行多次迭代计算，使滤波器发出的第二无功功率曲线逐渐向滤波器发出的第二无功功率实际值靠近。
暂态电压变化率的值一般都是根据实际情况给定的值，根据暂态电压变化率以及当前换流母线处的电压重新计算换流母线处的电压，即重新计算的换流母线处的电压等于暂态电压变化率与当前换流母线处的电压之和，根据重新计算的换流母线处的电压以及滤波器的电纳，求取新的暂态电压变化率；然后，再次返回重新计算换流母线处的电压。直至求得的暂态电压变化率使得滤波器发出的第二无功功率曲线无限接近滤波器发出的无功功率实际值，然后将求得的暂态电压变化率作为暂态过电压。
本发明实施例提供了的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，首先根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；然后根据第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；最后将暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。本发明实施例提供的技术方案，根据系统运行参数以及直流线路的闭环传递函数，确定暂态过电压，直流线路的闭环传递函数可以确定故障发生后控制系统的调控作用导致控制参数改变的动态过程，进而确定暂态过电压。本实施例计及直流控制系统的动态过程，能够反映直流输电系统的实际运行情况，使计算结果更为准确。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实发明实施例进行一步优化了计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。图2为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法的流程图，如图2所示，优化后的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法主要包括如下步骤：
S201、当整流器采用定电流控制方式时，确定整流器开环传递函数。
在本实施例中，整流器是指送端换流站中的整流器。整流器开环传递函数可以理解为包括整流电路以及整流控制电路在内的整个整流系统的开环传递函数。
进一步的，在送端换流站中的整流器一般采用定电流控制方式。图3为本发明实施例二提供的暂态过电压计算方法中定电流控制装置的结构示意图，如图3所示，定电流控制装置一般由调节放大器301、非线性环节302、相位控制和触发电路303、换流器304及直流电流互感器305组成。将各个环节的传递函数相乘，得到定电流控制方式下的整流器的开环传递函数。
定电流控制方式的基本原理是将直流电流互感器305测得的实际直流电流Id与直流整定电流Ido进行比较，再将误差ε＝Ido-Id通过调节放大器301进行放大。调节放大器301的输出用来控制相位控制和触发电流电路302，使触发角改变，以减小电流误差值。需要说明的是，本实施例中定电流控制方式是设定在线性条件下工作，不考虑非线性环节，以及换流器304优选为整流器。
对于整流器来说，如果测得的实际直流电流Id小于直流整定电流Ido，必须减小触发角α，以升高整流器输出电压Vdocosα，使实际直流电流Id增大。其中Vdo为直流线路中直流电压平均值。如果实际直流电流Id大于直流整定电流Ido，必须增大触发角α，以降低整流器输出电压Vdocosα，使实际直流电流Id减小。
在本实施例中，设定定电流控制方式采用模拟型，即调节放大器301和非线性环节302的输入量和输出量均为模拟量。
首先，调节放大器301采用按偏差比例调节时，调节放大器301的传递函数GT(P)为：
Figure GDA0003731646230000091
其中，△V'K为调节放大器的电压偏差，KT为调节放大器的增益，TT为调节放大器的时间常数，p为拉氏变换的算符。
需要说明的是，现有直流输电系统的拓扑结构决定调节放大器301要采用偏差比例调节的方式。
进一步的，相位控制和触发电流电路302的调节特性为：
α＝KαVK (2)
其中，VK为相位控制和触发电路的电压，Kα为相位控制电路的增益。
进而，得到相位控制和触发电流电路302的传递函数为：
Figure GDA0003731646230000101
其中，△VK为相位控制和触发电路的电压变化量，△α为触发角的变化量。
进一步的，假定换流器304的输出用电压Vd＝Vdocosα表示，则换流器304的传递函数：
Figure GDA0003731646230000102
在不考虑非线性环节302的情况下，调节放大器301的输出电压V'K等于相位控制和触发电路303的输入电压VK。将上述公式(1)、(3)、(4)相乘便得到定电流控制方式下，换流器304开环传递函数：
Figure GDA0003731646230000103
其中，K＝KTKαVdo sinα为定电流控制方式下的整流器开环增益。
由此可见，由于换流器304具有非线性的控制特性，致使调节增益不是常数，而随着换流器304运行状态的不同而变化。例如整流器触发角可能变化范围为α＝5°～90°，K的变化可达
Figure GDA0003731646230000104
倍。因此，如果不采取一定的措施就很难做到在所有α角运行时都具有满意的调节质量。
为克服上述缺点，在定电流控制方式中引入了非线性环节302，非线性环节302的调节特性为：
Figure GDA0003731646230000111
其中，Kb1和Kb2为变换系数。把α＝KαVK代入公式(6)中得：
Figure GDA0003731646230000112
取KαKb2＝1，则：
V′K＝-Kb1cos(α) (8)
因而，换流器304的输出电压为：
Figure GDA0003731646230000113
包括非线性环节302、相位控制电路303和换流器304在内的传递函数则为：
Figure GDA0003731646230000114
将公式(1)和公式(10)相乘，得到包含非线性环节的整流器开环传递函数：
Figure GDA0003731646230000115
其中，开环调节增益
Figure GDA0003731646230000116
为一常数。
S202、当整流器采用定电流控制方式且逆变器采用定熄弧角控制方式时，确定直流线路开环传递函数。
在本实施例中，直流线路是指在两个换流站之间的高压直流输电线路。图4为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路调节装置的结构示意图，如图4所示，直流线路调节装置主要有电流调节器401和直流线路402构成。
由图4可知，整流器电压的扰动量△Vd为：
Figure GDA0003731646230000121
其中，GI(p)为电流调节器401的传递函数，Gd(p)直流线路402的传递函数。
因而，由图4可以得到，直流线路调节装置的闭环系统对扰动量△Vd的传递函数：
Figure GDA0003731646230000122
图5为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路的等值电路的示意图。有图5可知，当变换器空载电压变化量为ΔV″d时，可以得到直流线路始端电流的变量△Id：
Figure GDA0003731646230000123
其中，
Figure GDA0003731646230000124
由公式(15)可以求得，直流线路开环传递函数为：
Figure GDA0003731646230000125
S203、根据整流器开环传递函数以及直流线路开环传递函数，确定所述直流闭环传递函数。
将公式(16)代入公式(13)，可以得到直流闭环传递函数：
Figure GDA0003731646230000131
Id为直流线路的直流电流，Ido为直流整定电流，图6为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流线路的另一等值电路的示意图；公式(17)可以用图6中的等值电路来表示。
S204、根据系统运行参数以及预设的直流闭环传递函数，计算直流线路的直流电流。
在本实施例中，系统运行参数主要包括：定电流控制总增益K；直流线路电阻R；直流线路电感L；漏抗标幺值XT*；短路容量Sd；交流电网无功补偿容量Qc；安排直流功率Pa，给定整流侧直流电压Uz；变压器二次侧交流电压U2；变压器二次侧交流额定电压U2N；直流线路额定容量SN，正常运行时换流母线电压标幺值U0*等。
其中，S204包括S2041和S2042两个步骤。
S2041、根据直流线路闭环传递函数，确定直流电流、直流整定电流、直流正常电压以及直流故障电压之间的关联关系。
在本实施例中，通过对定电流基本调节原理的阐述和公式的推导，得到基于定电流控制方式下的直流闭环传递函数，即公式(17)。由公式(12)推到直流电流Id：
Figure GDA0003731646230000132
S2042、根据直流整定电流、所述直流正常电压、所述直流故障电压以及所述关联关系，计算直流线路的直流电流。
直流正常电压是指正常运行时刻整流侧直流电压；直流故障电压是指故障时整流侧直流电压。
直流整定电流Id0可以通过如下公式得到：
Figure GDA0003731646230000141
其中，Pa为安排直流功率，Uz为给定整流侧直流电压。安排直流功率Pa可以理解为直流输电系统计划输送的有功功率。
进一步的，求解直流电流Id时，需进行拉式反变换，将频域函数F(s)变换为时域函数f(t)，由于极控系统延时200ms动作切除换流站全部交流滤波器，取t＝0.2s。定电流作用将整流侧触发角由正常运行时的15°移相到130°左右，由此可以得出直流正常电压Vd0和直流正常电压Vd，公式如下：
Figure GDA0003731646230000142
Figure GDA0003731646230000143
其中，U2为变压器二次侧交流电压，触发角α增大，直流电流Id逐渐减小，此时直流电流经过延时，基本减小到最小值。
S205、根据直流电流确定换流站消耗的第一无功功率。
在本实施例中，换流站是指送端电网中的换流站。第一无功功率Qdc.conv是指送端电网中的换流站消耗的无功功率。
其中，S205包括S2051、S2052和S2053三个步骤。
S2051、根据变压器设备参数，计算整流器换相角。
在本实施例中，变压器设备参数参数主要包括：XT*(N)为漏抗标幺值，U2N为变压器二次侧电压，SN为变压器额定容量。根据变换器的设备参数计算变压器的漏抗XT，变压器的漏抗公式为：
Figure GDA0003731646230000151
根据变压器的漏抗XT、直流电压Id以及变压器二次侧的第一交流电压U2，计算整流器的换相角，整流器的换相角计算公式为：
Figure GDA0003731646230000152
S2052、根据变压器二次侧的第一交流电压，确定直流线路理想空载的第一直流电压。
通过变压器二次侧的第一交流电压U2，求得理想空载直流电压为Udio：
Figure GDA0003731646230000153
S2053、根据第一直流电压、直流线路直流电流、整流器的换相角以及预设的计算公式，得到换流站消耗的第一无功功率。
换流站消耗的第一无功功率Qdc.conv的计算公式为：
Figure GDA0003731646230000154
其中，α为触发角；μ为换相角；Id为直流电流；Udio为理想空载直流电压。α在定电流控制下可认为是130°。
S206、计算第一无功功率与交流侧的第二无功功率之间的无功之差。
图7为本发明实施例二提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中直流输电系统的等值电路的示意图，如图7可知，第一无功功率与交流侧的第二无功功率之间的无功之差为送端换流站的无功盈余：
ΔQ＝Qc-Qdc.conv (26)
其中，Qc为交流侧滤波器发出的第二无功功率，Qdc.conv为换流站消耗的第一无功功率，△Q为直流侧换流站消耗的无功功率之差。
S207、将无功之差与换流站短路容量之商，确定为暂态电压变化率。
根据电压上升幅度与无功盈余、系统短路容量的关系，计算暂态电压变化率。需要说明的是，电压上升幅度可以理解为电压变化率。
根据电压上升幅度与无功盈余、系统短路容量的关系，如下公式：
Figure GDA0003731646230000161
S208、将暂态电压变化率与当前换流母线电压相加，得到新的换流母线电压，并将新的换流母线电压更新为当前换流母线电压。
在本实施例中，因为交流侧的滤波器发出的第二无功功率与换流母线的电压成正比，无法预测。将滤波器发出的第二无功功率近似为一个定值，该定值比换流母线发生过电压时滤波器发出的实际无功功率要小。因此，根据公式(27)求得暂态过电压变换率偏小。因此，需要对暂态电压变化率进行多次迭代计算，使滤波器发出的第二无功功率曲线逐渐向滤波器发出的第二无功功率实际值靠近。
先确定初始暂态电压变化率的值；初始暂态电压变化率的值一般都是根据实际情况给定的值。进一步的，初始暂态电压变化率的值根据公式(27)求得。然后，新的换流母线电压等于暂态电压变化率与当前换流母线电压之和。将新的换流母线电压更新为当前换流母线电压进行迭代计算。
S209、根据新的换流母线电压以及滤波器电纳，得到新的暂态电压变化率。
在本实施例中，根据新的换流母线电压以及滤波器电纳，计算交流侧滤波器发出的第二无功功率，第二无功功率的公式为：
Qc＝U2B (28)
其中，U为重新计算所得换流母线处电压，B为滤波器的电纳。
S210、判断第二无功功率最大值是否等于实际值，若否，则执行212；若是，则执行S211。
S211、将更新后的暂态电压变化率确定为暂态过电压。
S212、将新的暂态电压变化率更新为暂态电压变化率，返回执行S208。
在本实施例中，判断第二无功功率最大值是否等于实际值，如果第二无功功率最大值小于实际值，则将新的暂态电压变化率更新为暂态电压变化率，返回执行将暂态电压变化率与当前换流母线电压相加，得到新的换流母线电压，并将新的换流母线电压更新为当前换流母线电压。直到第二无功功率最大值是否逐渐接近实际值，将新的暂态电压变化率更新为暂态电压变化率。
本实施例提供的技术方案，分析了整流器定电流调节、逆变器定熄弧角调节时直流系统的调节特性，推导直流闭环传递函数，分析了换流站与交流系统无功交换变化量，得到暂态电压变化率，将其进行反复迭代，得到直流送端暂态过电压，满足了实际应用中的多种需要。
本实施例通过分析送端系统直流元件在交直流故障扰动下的动态特性及故障后直流送端暂态无功特性的变化情况，建立直流送端暂态过电压与直流控制环节之间的有效映射，为计及直流元件控制系统动态行为的的直流送端暂态过电压快速估算方法提供理论支持。
实施例三
图8为本发明实施例三提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置的结构示意图，本实施例可适用于直流输电系统受端电网发生三相短路故障后，确定送端电网计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压的情况，所述装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现。
如图8所示，本发明实施例提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置主要包括如下部分：
第一无功功率计算模块810，用于根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
暂态电压变化率计算模块820，用于根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
暂态电压变化率迭代模块830，用于将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
本发明实施例提供了的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置，首先根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；然后根据第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；最后将暂态电压变化率进行迭代，得到计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压。本发明实施例提供的技术方案，根据系统运行参数以及直流线路的闭环传递函数，确定计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压，直流线路的闭环传递函数可以确定系统发生过程后控制系统的调控作用导致控制参数改变的动态过程，进而确定计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压。计及直流控制系统动态过程，能够反映系统的实际运行情况，使计算结果更为准确。
进一步的，第一无功功率计算模块810包括：
直流电流计算单元，用于根据所述系统运行参数以及预设的直流闭环传递函数，计算直流线路的直流电流；
第一无功功率计算单元，用于根据所述直流电流确定换流站消耗的第一无功功率。
具体的，直流电流计算单元，具体用于根据所述直流闭环传递函数，确定直流电流、直流整定电流、直流正常电压以及直流故障电压之间的关联关系；根据所述直流整定电流、所述直流正常电压、所述直流故障电压以及所述关联关系，计算直流线路的直流电流。
具体的，第一无功功率计算单元，具体用于根据变压器设备参数，计算整流器的换相角；根据所述变压器二次侧的第一交流电压，确定直流线路理想空载的第一直流电压；根据所述第一直流电压、所述直流线路直流电流、所述整流器的换相角以及预设的计算公式，得到换流站消耗的第一无功功率。
进一步的，所述装置还包括：
整流器开环传递函数确定模块，用于当整流器采用定电流控制方式时，确定整流器开环传递函数；
直流线路开环传递函数确定模块，当整流器采用定电流控制方式且逆变器采用定熄弧角控制方式时，确定直流线路开环传递函数；
直流闭环传递函数模块，用于根据所述整流器开环传递函数以及所述直流线路开环传递函数，确定所述直流闭环传递函数。
进一步的，暂态电压变化率计算模块820包括：
无功之差计算单元，用于计算所述第一无功功率与所述交流侧的第二无功功率之间的无功之差；
暂态电压变化率确定单元，用于将所述无功之差与换流站短路容量之商，确定为暂态电压变化率。
进一步的，暂态电压变化率迭代模块830包括：
换流母线电压计算单元，用于将所述暂态电压变化率与当前换流母线电压相加，得到新的换流母线电压，并将所述新的换流母线电压更新为当前换流母线电压；
新的暂态电压变化率计算单元，用于根据新的换流母线电压以及滤波器电纳，得到新的暂态电压变化率；
暂态过电压迭代单元，用于将所述新的暂态电压变化率更新为暂态电压变化率，返回执行确定新的换流母线电压的操作，直到所述第二无功功率最大值等于实际值，将更新后的暂态电压变化率确定为暂态过电压。
本发明实施例所提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置可执行本发明任意实施例所提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图9为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图9所示，该设备包括处理器910、存储器920、输入装置930和输出装置940；设备中处理器910的数量可以是一个或多个，图9中以一个处理器910为例；设备中的处理器910、存储器920、输入装置930和输出装置940可以通过总线或其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
存储器920作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法对应的程序指令/模块(例如，计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置中的第一无功功率计算模块810、暂态电压变化率计算模块820和暂态电压变化率迭代模块830)。处理器910通过运行存储在存储器920中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。
存储器920可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储依据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器920可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器920可进一步包括相对于处理器910远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置940可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，该方法包括：
根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法，其特征在于，包括：
根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
所述根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率，包括：
根据所述系统运行参数以及预设的直流闭环传递函数，计算直流线路的直流电流；
根据所述直流电流确定换流站消耗的第一无功功率；
所述根据所述系统运行参数以及预设的直流闭环传递函数，计算直流线路的直流电流，包括：
根据所述直流闭环传递函数，确定直流电流、直流整定电流、直流正常电压以及直流故障电压之间的关联关系；
根据所述直流整定电流、所述直流正常电压、所述直流故障电压以及所述关联关系，计算直流线路的直流电流；
根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当整流器采用定电流控制方式时，所述根据所述直流电流确定换流站消耗的第一无功功率，包括：
根据变压器设备参数，计算整流器的换相角；
根据变压器二次侧的第一交流电压，确定直流线路理想空载的第一直流电压；
根据所述第一直流电压、所述直流线路直流电流、所述整流器的换相角以及预设的计算公式，得到换流站消耗的第一无功功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率之前，还包括：
当整流器采用定电流控制方式时，确定整流器开环传递函数；
当整流器采用定电流控制方式且逆变器采用定熄弧角控制方式时，确定直流线路开环传递函数；
根据所述整流器开环传递函数以及所述直流线路开环传递函数，确定所述直流闭环传递函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率，包括：
计算所述第一无功功率与所述交流侧的第二无功功率之间的无功之差；
将所述无功之差与换流站短路容量之商，确定为暂态电压变化率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压，包括：
将所述暂态电压变化率与当前换流母线电压相加，得到新的换流母线电压，并将所述新的换流母线电压更新为当前换流母线电压；
根据新的换流母线电压以及滤波器电纳，得到新的暂态电压变化率；
将所述新的暂态电压变化率更新为暂态电压变化率，返回执行确定新的换流母线电压的操作，直到第二无功功率最大值等于实际值，将更新后的暂态电压变化率确定为暂态过电压。
6.一种计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算装置，其特征在于，包括：
第一无功功率计算模块，用于根据系统运行参数以及直流闭环传递函数，计算换流站消耗的第一无功功率；
所述第一无功功率计算模块，包括：直流电流计算单元，用于根据所述系统运行参数以及预设的直流闭环传递函数，计算直流线路的直流电流；
第一无功功率计算单元，用于根据所述直流电流确定换流站消耗的第一无功功率；
所述直流电流计算单元，具体用于根据所述直流闭环传递函数，确定直流电流、直流整定电流、直流正常电压以及直流故障电压之间的关联关系；根据所述直流整定电流、所述直流正常电压、所述直流故障电压以及所述关联关系，计算直流线路的直流电流；
暂态电压变化率计算模块，用于根据所述第一无功功率以及交流侧的第二无功功率，计算暂态电压变化率；
暂态电压变化率迭代模块，用于将所述暂态电压变化率进行迭代，得到暂态过电压。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的计及控制系统动态过程的直流送端暂态过电压计算方法。
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