CN116488185A - 耗能装置投切控制方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电技术领域，公开了耗能装置投切控制方法、装置、计算机设备及存储介质，本实施例不再采用单一的直流母线电压作为耗能装置投入/退出的判据，而是通过多状态量约束函数来判断投入/退出时机，其优点是(1)系统正常运行时的直流电压纹波不会引起故障误判和耗能装置误动，抗扰动性强不易发生误动；(2)故障穿越期间可将直流电压波动维持在很小范围内波动(例如±3％)，无需为了方便过压保护值整定而增大直流电压波动区间；(3)通用性强，可适用于所有耗能装置技术路线的不同拓扑结构。

Description

耗能装置投切控制方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及输电技术领域，具体涉及耗能装置投切控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

直流耗能装置用于海风经柔直并网系统发生功率送出故障时吸收风场馈入的盈余功率防止系统过压。根据耗能装置内部耗能电阻布设方式的不同，存在集中式、分布式、混合式三种技术路线，每种技术路线根据其子模块(SM)结构的不同又存在多种拓扑，如图1(a)～图1(c)所示，其中，图1(a)为集中式路线常见拓扑，图1(b)为分布式路线常见拓扑，图1(c)为混合式路线常见拓扑。

尽管耗能装置拓扑各不相同，但其在系统中的投切控制策略却基本相同，目前工程应用的投切逻辑均是以直流母线电压值为判断依据，当直流电压高于一个预设的上限值时耗能装置就投入，当直流母线电压低于一个预设的下限值时耗能装置就退出。

传统的以直流电压为判断依据决定耗能装置投入/退出状态的策略存在系统保护电压整定困难的问题。例如，在故障穿越期间，希望通过耗能装置的投入/退出控制将直流电压维持在0.97-1.03pu范围内波动，这样就要求过压保护阀值为1.03，即当直流电压高于1.03时就判定为过压就需要投入耗能装置消耗功率使直流电压降低，当直流电压低于0.97后认为故障清除就退出耗能装置。可见，为保证故障穿越期间直流电压波动范围在±3％内，过压整定值需要整定在1.03，但是系统正常运行时直流电压的纹波可能就会超过3％，引起耗能装置误动。为此，通常将过压保护定值选取为1.1，将故障穿越期间耗能装置投入/退出的电压阀值设置为1.1/0.9，这样系统正常运行时的纹波就不会引起故障误判和耗能装置误动，但代价是故障期间直流母线的波动变大，由原先的±3％变为±10％。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了耗能装置投切控制方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决基于直流电压控制耗能装置投切的方法存在故障期间直流母线的波动变大的问题。

第一方面，本发明提供了一种耗能装置投切控制方法，包括：基于换流站多种电气参量及直流母线电压波动限值，构建基于多状态量的约束函数；判断约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，第一预设阈值大于第二预设阈值；基于比较结果，控制耗能装置投切。

由于可将系统多个状态变量纳入约束函数通过决算来确定耗能装置的动作状态，因此在某单一状态量受到扰动发生突变时并不会引起耗能装置误动，只有当真正的故障发生使各状态量满足约束函数逻辑时才会启动，因此本发明抗扰动性强不易发生误动。

常规控制策略为防止耗能装置误动，通常都将波动范围设置较大以防止误动，本发明设置直流母线电压波动限值，故障穿越期间直流电压波动更小。

在一种可选的实施方式中，耗能装置应用于海上风电场，海上风电场包括陆上换流站及海上换流站；电气参量包括陆上换流站的输入功率及输出功率、陆上换流站直流母线电压。

在一种可选的实施方式中，构建基于多状态量的约束函数的过程，包括：以激活函数为基础，以换流站多种电气参量、直流母线电压波动限值为输入，构建基于多状态量的约束函数。

在一种可选的实施方式中，基于多状态量的约束函数为：

S＝k·Signoid(Pin-Pout)·(Udc/Udc0-1)/h

其中，k为常数，Pin为陆上换流站的输入功率，Pout为陆上换流站的输出功率，Udc为陆上换流站直流母线电压，Udc0为陆上换流站直流母线电压的额定值，h为直流母线电压波动限值。

在一种可选的实施方式中，基于比较结果，控制耗能装置投切的过程，包括：当约束函数的值大于第一预设阈值时，控制耗能装置投入；当约束函数的值小于第二预设阈值时，控制耗能装置退出；第一预设阈值大于第二预设阈值。

在一种可选的实施方式中，耗能装置投切控制方法还包括：当约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制耗能装置维持原状态。

第二方面，本发明提供了一种耗能装置投切控制装置，包括：约束条件构建模块，用于基于换流站多种电气参量，构建基于多状态量的约束函数；判断模块，用于判断约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，第一预设阈值大于第二预设阈值；投切模块，用于基于比较结果，控制耗能装置投切。

在一种可选的实施方式中，投切模块包括：第一投切单元，用于当约束函数的值大于第一预设阈值时，控制耗能装置投入；第二投切单元，用于当约束函数的值小于第二预设阈值时，控制耗能装置退出；第一预设阈值大于第二预设阈值；第三投切单元，用于当约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制耗能装置维持原状态。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的耗能装置投切控制方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的耗能装置投切控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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(a)～图1(c)是根据本发明实施例的直流耗能装置的技术路线及主流拓扑；

图2是根据本发明实施例的耗能装置投切控制方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的海上风电场拓扑；

图4是根据本发明实施例的另一耗能装置投切控制方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的耗能装置投切控制装置的结构框图；

图6是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例，提供了一种耗能装置投切控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1：基于换流站多种电气参量及直流母线电压波动限值，构建基于多状态量的约束函数。

具体地，相关技术仅采用基于直流电压的投切方法，这种方法易造成直流母线波动，因此本实施例不再采用单一的直流母线电压作为耗能装置投入/退出的判据，而是通过多状态量约束函数来判断投入/退出时机，其优点是(1)系统正常运行时的直流电压纹波不会引起故障误判和耗能装置误动，抗扰动性强不易发生误动；(2)故障穿越期间可将直流电压波动维持在很小范围内波动(例如±3％)，无需为了方便过压保护值整定而增大直流电压波动区间；(3)通用性强，可适用于所有耗能装置技术路线的不同拓扑结构。

可选地，本实施例构建基于多状态量的约束函数的过程，包括：以激活函数为基础，以换流站多种电气参量、直流母线电压波动限值为输入，构建基于多状态量的约束函数。

具体地，本实施例可以应用于图3所示的海上风电场，海上风电场包括陆上换流站及海上换流站，而耗能装置安装在陆上换流站的直流侧，则本实施例采集的电气参量为：1)陆上换流器交流出口A处的三相交流输出有功功率Pout(陆上换流站的输出功率)、2)陆上换流器直流侧B处的直流极间电压Udc(直流母线电压)、3)陆上换流器直流侧B处输入的直流功率Pin(陆上换流站的输入功率)。

具体地，本发明实施例基于直流母线电压波动限值，设置故障穿越期间直流母线电压的预期波动范围百分比，以限制在投切过程中直流母线的波动，例如：预期波动范围百分比为(1-h,1+h)，根据国内外工程经验一般h在5％-15％区间内，即直流母线电压在故障穿越期间一般都控制在85％-115％额定电压范围内波动。

具体地，约束函数本质上是综合考虑直流母线电压Udc、和有功功率输入Pin、有功功率输出Pout以及预期的电压波动区间(1-h,1+h)等多个目标约束，然后以此作为函数的输入值，并通过函数计算得到输出，根据输出值来决定耗能装置的投切状态。

该多状态量约束函数可能有多种不同形式，统一都可以表示为：

S＝F(Udc,h,Pin,Pout) (1)

其中，S是耗能装置投切状态的指令，F(x,y,z..)为多状态量函数，将影响耗能装置投切的因素全部纳入F中。

需要说明的是，基于多状态量的约束函数的表达式和纳入其中的输入量可能有多种不同形式，但都属于综合考虑多种因素然后最终决定耗能装置投切指令的理念，以上仅用于举例，并不以此为限制。

具体地，本实施例以图3所示拓扑为示例，对基于多状态量的约束条件进行说明，多状态量约束函数的输入为直流母线电压Udc、和有功功率输入Pin、有功功率输出Pout以及预期的直流电压波动限制h，即直流电压波动区间为(1-h,1+h)；多状态量约束函数的表达式为以Sigmoid激活函数为基础的表达式，满足：

S＝k·Signoid(Pin-Pout)·(Udc/Udc0-1)/h (2)

其中，k为常数，Pin为陆上换流站的输入功率，Pout为陆上换流站的输出功率，Udc为陆上换流站直流母线电压，Udc0为陆上换流站直流母线电压的额定值，h为直流母线电压波动限值。

本实施例中，状态量包括但不限于直流母线电压、陆上换流站的输入与输出功率、直流电压波动幅度等，根据不同工程要求和参数差异，约束函数的表达式包括但不限于sigmoid、sgn、逻辑函数及其他常用数学函数等。

步骤S2：判断约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，第一预设阈值大于第二预设阈值。

本实施例的投切控制流程图示例如图4所示，根据工程参数不同，设定上下限制分别为A与B(A>0，B<0)，将S值与A、B进行比较后，根据比较结果控制耗能装置的投切。

步骤S3：基于比较结果，控制耗能装置投切。

具体地基于比较结果控制耗能装置投切包括以下三种情况：

(1)当约束函数的值大于第一预设阈值时，控制耗能装置投入；

(2)当约束函数的值小于第二预设阈值时，控制耗能装置退出；

(3)当约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制耗能装置维持原状态。

参考图4，则当S>A时耗能装置转为投入状态，当S<B时耗能装置转为切除状态，当B<S<A时耗能装置保持原状态不变。

在本实施例中一种耗能装置投切控制装置，如图5所示，包括：

约束条件构建模块1，用于基于换流站多种电气参量及直流母线电压波动限值，构建基于多状态量的约束函数；

判断模块2，用于判断约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，第一预设阈值大于第二预设阈值；

投切模块3，用于基于比较结果，控制耗能装置投切。

在一些可选的实施方式中，投切模块包括：

第一投切单元，用于当约束函数的值大于第一预设阈值时，控制耗能装置投入；

第二投切单元，用于当约束函数的值小于第二预设阈值时，控制耗能装置退出；第一预设阈值大于第二预设阈值；

第三投切单元，用于当约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制耗能装置维持原状态。

本实施例中的耗能装置投切控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图5所示的XXX装置。

请参阅图6，图6是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图6所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图6中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种小程序落地页的展现的计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。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。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种耗能装置投切控制方法，其特征在于，包括：

基于换流站多种电气参量及直流母线电压波动限值，构建基于多状态量的约束函数；

判断所述约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

基于比较结果，控制所述耗能装置投切。

2.根据权利要求1所述的耗能装置投切控制方法，其特征在于，

所述耗能装置应用于海上风电场，所述海上风电场包括陆上换流站及海上换流站；

所述电气参量包括陆上换流站的输入功率及输出功率、陆上换流站直流母线电压。

3.根据权利要求2所述的耗能装置投切控制方法，其特征在于，构建基于多状态量的约束函数的过程，包括：

以激活函数为基础，以换流站多种电气参量、直流母线电压波动限值为输入，构建基于多状态量的约束函数。

4.根据权利要求3所述的耗能装置投切控制方法，其特征在于，所述基于多状态量的约束函数为：

S＝k·Signoid(Pin-Pout)·(Udc/Udc0-1)/h

其中，k为常数，Pin为陆上换流站的输入功率，Pout为陆上换流站的输出功率，Udc为陆上换流站直流母线电压，Udc0为陆上换流站直流母线电压的额定值，h为直流母线电压波动限值。

5.根据权利要求1所述的耗能装置投切控制方法，其特征在于，所述基于比较结果，控制所述耗能装置投切的过程，包括：

当所述约束函数的值大于所述第一预设阈值时，控制所述耗能装置投入；当所述约束函数的值小于所述第二预设阈值时，控制所述耗能装置退出；

所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。

6.根据权利要求5所述的耗能装置投切控制方法，其特征在于，还包括：

当所述约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且所述约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制所述耗能装置维持原状态。

7.一种耗能装置投切控制装置，其特征在于，包括：

约束条件构建模块，用于基于换流站多种电气参量及直流母线电压波动限值，构建基于多状态量的约束函数；

判断模块，用于判断所述约束函数的值是否大于第一预设阈值，或者是否小于第二预设阈值，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

投切模块，用于基于比较结果，控制所述耗能装置投切。

8.根据权利要求7所述的耗能装置投切控制装置，其特征在于，投切模块包括：

第一投切单元，用于当所述约束函数的值大于所述第一预设阈值时，控制所述耗能装置投入；

第二投切单元，用于当所述约束函数的值小于所述第二预设阈值时，控制所述耗能装置退出；所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

第三投切单元，用于当所述约束函数的值大于或者等于第二预设阈值，并且所述约束函数的值小于或者等于第一预设阈值时，控制所述耗能装置维持原状态。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至6中任一项所述的耗能装置投切控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至6中任一项所述的耗能装置投切控制方法。