CN115510693B - 一种直流配电系统换流器参数优化设计方法 - Google Patents

一种直流配电系统换流器参数优化设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于直流配电系统领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的换流器参数优化方法无法对换流器应用中的暂态积累进行模拟分析的问题，具体是一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，包括以下步骤：对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象的应用系数并发送至优化分析模块；本发明可以对换流器的应用环境进行检测分析，对不同应用环境下应用的换流器采取对应的参数优化标准，从而降低应用环境差异对参数优化过程造成的影响，同时还可以对换流器的环境进行监控，起到设备保护的作用。

Description

一种直流配电系统换流器参数优化设计方法
技术领域
本发明属于直流配电系统领域，涉及数据分析技术，具体是一种直流配电系统换流器参数优化设计方法。
背景技术
换流器是由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备，换流器可以分为两类：整流器和逆变器，整流器是将交流电转换为直流电，而逆变器是将直流电转换为交流电；
现有的换流器参数优化方法无法对换流器应用中的暂态积累进行模拟分析，进而无法对换流器应用中的暂态积累现象进行规律分析，导致换流器在多次轻微故障或非正常电流下的暂态过程损坏积累而发生严重故障，影响设备使用寿命的同时还会造成安全隐患；
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，用于解决现有的换流器参数优化方法无法对换流器应用中的暂态积累进行模拟分析的问题。
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对换流器应用中的暂态积累进行模拟分析的换流器参数优化方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，包括以下步骤：
步骤一：对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象的应用系数并发送至优化分析模块；
步骤二：对分析对象进行暂态参数优化分析：由应用系数最小值与应用系数最大值构成应用范围，将应用范围分割为若干个应用区间，将应用系数位于应用区间之内的分析对象标记为应用区间的匹配对象，获取匹配对象的对照系数并将对照系数数值最小的匹配对象标记为对照对象，将对照对象的短载值DZ、短时值DS以及短流值DL标记为对照参数，将对照对象的对照系数标记为对照值；
步骤三：所述暂态预警模块用于对换流器进行暂态异常预警分析：将待分析的换流器标记为监测对象，获取监测对象的应用系数与对照系数，从优化分析模块中调取与监测对象应用系数相对应的应用区间，通过应用区间对照值与监测对象对照系数的比较结果对监测对象是否存在暂态积累进行判定；
步骤四：在出现新的应用时长不满足要求的换流器时将对应换流器标记为优化对象，获取优化对象的应用系数，通过优化分析模块获取应用范围与应用区间，对应用区间的对照值是否合规进行判定。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤一中，分析对象的应用系数的获取过程包括：获取分析对象应用环境中的温度数据WD、湿度数据SD以及磁场数据CC，对温度数据WD、湿度数据SD以及磁场数据CC进行数值计算得到分析对象的应用系数。
作为本发明的一种优选实施方式，分析对象应用环境的温度数据WD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气温度最大值标记为温高值WG，通过公式WB=a1*WG得到温度边界值WB，其中a1为比例系数，且0.85≤a1≤0.95，将分析对象应用过程中的环境空气温度值位于温度边界值WB与温高值WG之间的总时长标记为温界时长WS，通过对温高值WG与温界时长进行数值计算得到温度数据WD；
分析对象应用环境的湿度数据SD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气湿度最大值标记为湿高值SG，通过公式SB=a1*SG得到湿度边界值SB，将分析对象应用过程中的环境空气湿度值位于湿度边界值SB与湿高值SG之间的总时长标记为湿界时长SS，通过对湿高值与湿界时长进行数值计算得到湿度数据SD；
分析对象应用环境的磁场数据CC为分析对象应用环境中的最大磁场强度值。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤二中，匹配对象的对照系数的获取过程包括：获取匹配对象的短载数据，短载数据包括短载值、短时值以及短流值，短载值为分析对象出现短时过载现象的次数，短时值为分析对象出现短时过载现象的总时长，短流值的获取过程包括：获取分析对象出现短时过载现象的过载电流最大值并标记为过流值，将分析对象每一次出现短时过载现象的过流值的平均值标记为短流值，通过对短载值、短时值以及短流值进行数值计算得到匹配对象的对照系数。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤三中，应用区间对照值与监测对象对照系数的比较过程包括：若监测对象的对照系数小于应用区间对照值中，则判定监测对象不具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态正常信号；否则，判定监测对象具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态异常信号，参数优化平台接收到暂态异常信号后将暂态异常信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤四中，对应用区间的对照值是否合规进行判定的具体过程包括：
若应用系数位于应用范围之内，则将优化对象的对照系数与对应应用区间的对照值进行比较：
若对照系数大于等于对照值，则判定对照值数值合规；
若对照系数小于对照值，则判定对照值的数值不合规，对对照值进行优化处理；
若应用系数位于应用范围之外，则将应用系数输入至优化分析模块后，通过优化分析模块重新进行应用区间与应用对象的匹配分析处理，得到各个应用区间新的对照参数与对照值。
作为本发明的一种优选实施方式，对对照值进行优化处理的具体过程包括：将优化对象的短载数据与对照参数进行比较并将短载数据中数值大于对照参数对应数值的参数标记为增重参数，将增重参数在对照参数计算公式中对应的比例系数进行等比例增大，按照新的比例系数对应用区间内所有的分析对象的对照系数进行重新计算并获取新的对照参数与对照值。
本发明具备下述有益效果：
通过应用检测模块可以对换流器的应用环境进行检测分析，对不同应用环境下应用的换流器采取对应的参数优化标准，从而降低应用环境差异对参数优化过程造成的影响，同时还可以对换流器的环境进行监控，防止换流器在过于恶劣的环境下应用，起到设备保护的作用；
通过优化分析模块可以对分析对象进行暂态参数优化分析，为不同应用区间的分析对象分配对应的对照参数，通过对分析对象的短载值、短时值以及短流值进行综合分析得到的对照系数，可以反馈出每一个分析对象在应用过程中的暂态积累状态，从而结合应用区间进行对照值分配，构成参数对照模型，对后续换流器的应用环境、暂态累积状态进行模拟，对换流器中的暂态积累隐患进行高精度监控；
通过暂态预警模块可以对换流器进行暂态异常预警分析，在换流器存在暂态积累异常时及时进行预警，从而在换流器出现故障之前提前进行设备维护，防止设备出现重大故障，延缓设备使用寿命；
通过动态优化模型可以对应用区间的对照数据进行动态优化分析，根据优化对象的各项参数对应用区间的对照值是否合规进行验证，从而在对照值不合规时进行对照值优化处理，在每一次接收到优化对象时进行合规验证，不断扩大应用区间的覆盖范围与对照值的准确性，从而对参数对照模型进行持续性数据更新与优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体的系统框图；
图2为本发明实施例一的系统框图；
图3为本发明实施例二的系统框图；
图4为本发明实施例三的方法流程图。
实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种直流配电系统换流器参数优化设计系统，包括参数优化平台，参数优化平台通信连接有应用检测模块、优化分析模块、动态优化模块、暂态预警模块以及存储模块。
实施例
如图2所示，应用检测模块用于对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象应用环境中的温度数据WD、湿度数据SD以及磁场数据CC，分析对象应用环境的温度数据WD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气温度最大值标记为温高值WG，通过公式WB=a1*WG得到温度边界值WB，其中a1为比例系数，且0.85≤a1≤0.95，将分析对象应用过程中的环境空气温度值位于温度边界值WB与温高值WG之间的总时长标记为温界时长WS，通过公式WD=α1*WG+α2*BS得到温度数据WD，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；分析对象应用环境的湿度数据SD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气湿度最大值标记为湿高值SG，通过公式SB=a1*SG得到湿度边界值SB，将分析对象应用过程中的环境空气湿度值位于湿度边界值SB与湿高值SG之间的总时长标记为湿界时长SS，通过公式SD=β1*SG+β2*SS得到湿度数据SD，其中β1与β2均为比例系数，且β1＞β2＞1；分析对象应用环境的磁场数据CC为分析对象应用环境中的最大磁场强度值；通过公式YY=γ1*WD+γ2*SD+γ3*CC得到分析对象的应用系数YY，应用系数是一个反映分析对象应用环境好坏程度的数值，应用系数的数值越大，则表示对应分析对象的应用环境越差；其中γ1、γ2以及γ3均为比例系数，且γ1＞γ2＞γ3＞1；将所有分析对象的应用系数YY发送至参数优化平台，参数优化平台接收到应用系数YY后将应用系数YY发送至优化分析模块以及存储模块；对换流器的应用环境进行检测分析，对不同应用环境下应用的换流器采取对应的参数优化标准，从而降低应用环境差异对参数优化过程造成的影响，同时还可以对换流器的环境进行监控，防止换流器在过于恶劣的环境下应用，起到设备保护的作用。
优化分析模块用于在接收到应用系数YY后对分析对象进行暂态参数优化分析：获取分析对象的短载数据，短载数据包括短载值DZ、短时值DS以及短流值DL，短载值DZ为分析对象出现短时过载现象的次数，短时值DS为分析对象出现短时过载现象的总时长，短流值DL的获取过程包括：获取分析对象出现短时过载现象的过载电流最大值并标记为过流值，将分析对象每一次出现短时过载现象的过流值的平均值标记为短流值DL；由应用系数最小值与应用系数最大值构成应用范围，将应用范围分割为若干个应用区间，将应用系数位于应用区间之内的分析对象标记为应用区间的匹配对象，通过公式
Figure SMS_1
得到匹配对象的对照系数DX，对照系数是一个反映匹配对象暂态积累程度的数值，对照系数的数值越大，则表示对应匹配对象的暂态积累越严重；其中b1、b2以及b3均为比例系数，且b3＞b2＞b1＞1，e为自然常数；将应用区间内对照系数DX数值最小的匹配对象标记为应用区域的对照对象，将对照对象的短载值DZ、短时值DS以及短流值DL标记为对照参数，将对照对象的对照系数标记为对照值；对分析对象进行暂态参数优化分析，为不同应用区间的分析对象分配对应的对照参数，通过对分析对象的短载值、短时值以及短流值进行综合分析得到的对照系数，可以反馈出每一个分析对象在应用过程中的暂态积累状态，从而结合应用区间进行对照值分配，构成参数对照模型，对后续换流器的应用环境、暂态累积状态进行模拟，对换流器中的暂态积累隐患进行高精度监控。
实施例
如图3所示，暂态预警模块用于对换流器进行暂态异常预警分析：将待分析的换流器标记为监测对象，获取监测对象的应用系数与对照系数，从优化分析模块中调取与监测对象应用系数相对应的应用区间，将应用区间的对照值与监测对象的对照系数进行比较：若监测对象的对照系数小于应用区间对照值中，则判定监测对象不具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态正常信号；否则，判定监测对象具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态异常信号，参数优化平台接收到暂态异常信号后将暂态异常信号发送至管理人员的手机终端；对换流器进行暂态异常预警分析，在换流器存在暂态积累异常时及时进行预警，从而在换流器出现故障之前提前进行设备维护，防止设备出现重大故障，延缓设备使用寿命。
动态优化模块用于对应用区间的对照数据进行动态优化分析：在出现新的应用时长不满足要求的换流器时将对应换流器标记为优化对象，获取优化对象的应用系数，通过优化分析模块获取应用范围，若应用系数位于应用范围之内，则将优化对象的对照系数与对应应用区间的对照值进行比较：若对照系数大于等于对照值，则判定对照值数值合规；若对照系数小于对照值，则判定对照值的数值不合规，对对照值进行优化处理：将优化对象的短载数据与对照参数进行比较并将短载数据中数值大于对照参数对应数值的参数标记为增重参数，将增重参数在对照参数计算公式中对应的比例系数进行等比例增大，按照新的比例系数对应用区间内所有的分析对象的对照系数进行重新计算并获取新的对照参数与对照值，可以理解的，当优化对象的短流值小于对照参数的短流值时，短流值即作为增重参数，短流值对应的计算公式中的比例系数b2被等比例进行放大，b2的放大比例具体数值由管理人员自行设置，放大比例数值通常在1.05至1.17之间；若应用系数位于应用范围之外，则将应用系数输入至优化分析模块后，通过优化分析模块重新进行应用区间与应用对象的匹配分析处理，得到各个应用区间新的对照参数与对照值；对应用区间的对照数据进行动态优化分析，根据优化对象的各项参数对应用区间的对照值是否合规进行验证，从而在对照值不合规时进行对照值优化处理，在每一次接收到优化对象时进行合规验证，不断扩大应用区间的覆盖范围与对照值的准确性，从而对参数对照模型进行持续性数据更新与优化。
实施例
如图4所示，一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，包括以下步骤：
步骤一：对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象的应用系数并发送至优化分析模块，对不同应用环境下应用的换流器采取对应的参数优化标准，降低应用环境差异对参数优化过程造成的影响；
步骤二：对分析对象进行暂态参数优化分析：由应用系数最小值与应用系数最大值构成应用范围，将应用范围分割为若干个应用区间，将应用系数位于应用区间之内的分析对象标记为应用区间的匹配对象，获取匹配对象的对照系数并将对照系数数值最小的匹配对象标记为对照对象，将对照对象的短载值DZ、短时值DS以及短流值DL标记为对照参数，将对照对象的对照系数标记为对照值，通过对照值反馈分析对象在应用过程中的暂态积累状态；
步骤三：暂态预警模块用于对换流器进行暂态异常预警分析：将待分析的换流器标记为监测对象，获取监测对象的应用系数与对照系数，从优化分析模块中调取与监测对象应用系数相对应的应用区间，通过应用区间对照值与监测对象对照系数的比较结果对监测对象是否存在暂态积累进行判定，在换流器出现故障之前提前进行设备维护，防止设备出现重大故障，延缓设备使用寿命；
步骤四：在出现新的应用时长不满足要求的换流器时将对应换流器标记为优化对象，获取优化对象的应用系数，通过优化分析模块获取应用范围与应用区间，对应用区间的对照值是否合规进行判定，在每一次接收到优化对象时进行合规验证，不断扩大应用区间的覆盖范围与对照值的准确性。
一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，工作时，对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象的应用系数并发送至优化分析模块，对不同应用环境下应用的换流器采取对应的参数优化标准，降低应用环境差异对参数优化过程造成的影响；对分析对象进行暂态参数优化分析：由应用系数最小值与应用系数最大值构成应用范围，将应用范围分割为若干个应用区间，将应用系数位于应用区间之内的分析对象标记为应用区间的匹配对象，获取匹配对象的对照系数并将对照系数数值最小的匹配对象标记为对照对象，将对照对象的短载值DZ、短时值DS以及短流值DL标记为对照参数，将对照对象的对照系数标记为对照值，通过对照值反馈分析对象在应用过程中的暂态积累状态；所述暂态预警模块用于对换流器进行暂态异常预警分析：将待分析的换流器标记为监测对象，获取监测对象的应用系数与对照系数，从优化分析模块中调取与监测对象应用系数相对应的应用区间，通过应用区间对照值与监测对象对照系数的比较结果对监测对象是否存在暂态积累进行判定，在换流器出现故障之前提前进行设备维护，防止设备出现重大故障，延缓设备使用寿命。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式
Figure SMS_2
；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的对照系数；将设定的对照系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到b1、b2以及b3的取值分别为2.17、3.54和5.68；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的对照系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如对照系数与短流值的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对换流器的应用环境进行检测分析：选取若干个换流器应用到直流配电网中，对换流器的应用时长进行采集并将应用时长不满足要求的换流器标记为分析对象，获取分析对象的应用系数并发送至优化分析模块；
步骤二：对分析对象进行暂态参数优化分析：由应用系数最小值与应用系数最大值构成应用范围，将应用范围分割为若干个应用区间，将应用系数位于应用区间之内的分析对象标记为应用区间的匹配对象，获取匹配对象的对照系数并将对照系数数值最小的匹配对象标记为对照对象，将对照对象的短载值DZ、短时值DS以及短流值DL标记为对照参数，将对照对象的对照系数标记为对照值；
步骤三：暂态预警模块用于对换流器进行暂态异常预警分析：将待分析的换流器标记为监测对象，获取监测对象的应用系数与对照系数，从优化分析模块中调取与监测对象应用系数相对应的应用区间，通过应用区间对照值与监测对象对照系数的比较结果对监测对象是否存在暂态积累进行判定；
步骤四：在出现新的应用时长不满足要求的换流器时将对应换流器标记为优化对象，获取优化对象的应用系数，通过优化分析模块获取应用范围与应用区间，对应用区间的对照值是否合规进行判定；
对照系数的计算公式为：
Figure QLYQS_1
，其中DX为对照系数的数值，b1、b2以及b3均为比例系数，且b3＞b2＞b1＞1，e为自然常数。
2.根据权利要求1所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，在步骤一中，分析对象的应用系数的获取过程包括：获取分析对象应用环境中的温度数据WD、湿度数据SD以及磁场数据CC，对温度数据WD、湿度数据SD以及磁场数据CC进行数值计算得到分析对象的应用系数。
3.根据权利要求2所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，分析对象应用环境的温度数据WD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气温度最大值标记为温高值WG，通过公式WB=a1*WG得到温度边界值WB，其中a1为比例系数，且0.85≤a1≤0.95，将分析对象应用过程中的环境空气温度值位于温度边界值WB与温高值WG之间的总时长标记为温界时长WS，通过对温高值WG与温界时长进行数值计算得到温度数据WD；
分析对象应用环境的湿度数据SD的获取过程包括：将分析对象应用过程中的环境空气湿度最大值标记为湿高值SG，通过公式SB=a1*SG得到湿度边界值SB，将分析对象应用过程中的环境空气湿度值位于湿度边界值SB与湿高值SG之间的总时长标记为湿界时长SS，通过对湿高值与湿界时长进行数值计算得到湿度数据SD；
分析对象应用环境的磁场数据CC为分析对象应用环境中的最大磁场强度值。
4.根据权利要求3所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，在步骤二中，匹配对象的对照系数的获取过程包括：获取匹配对象的短载数据，短载数据包括短载值、短时值以及短流值，短载值为分析对象出现短时过载现象的次数，短时值为分析对象出现短时过载现象的总时长，短流值的获取过程包括：获取分析对象出现短时过载现象的过载电流最大值并标记为过流值，将分析对象每一次出现短时过载现象的过流值的平均值标记为短流值，通过对短载值、短时值以及短流值进行数值计算得到匹配对象的对照系数。
5.根据权利要求4所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，在步骤三中，应用区间对照值与监测对象对照系数的比较过程包括：若监测对象的对照系数小于应用区间对照值中，则判定监测对象不具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态正常信号；否则，判定监测对象具有暂态积累，暂态预警模块向参数优化平台发送暂态异常信号，参数优化平台接收到暂态异常信号后将暂态异常信号发送至管理人员的手机终端。
6.根据权利要求5所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，在步骤四中，对应用区间的对照值是否合规进行判定的具体过程包括：
若应用系数位于应用范围之内，则将优化对象的对照系数与对应应用区间的对照值进行比较：
若对照系数大于等于对照值，则判定对照值数值合规；
若对照系数小于对照值，则判定对照值的数值不合规，对对照值进行优化处理；
若应用系数位于应用范围之外，则将应用系数输入至优化分析模块后，通过优化分析模块重新进行应用区间与应用对象的匹配分析处理，得到各个应用区间新的对照参数与对照值。
7.根据权利要求6所述的一种直流配电系统换流器参数优化设计方法，其特征在于，对对照值进行优化处理的具体过程包括：将优化对象的短载数据与对照参数进行比较并将短载数据中数值大于对照参数对应数值的参数标记为增重参数，将增重参数在对照参数计算公式中对应的比例系数进行等比例增大，按照新的比例系数对应用区间内所有的分析对象的对照系数进行重新计算并获取新的对照参数与对照值。
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