一种确定MMC过载边界的方法、装置、设备及存储介质

本发明属于直流输电，具体涉及一种确定mmc过载边界的方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、模块化多电平换流器(modular multilevel converter, mmc)是一种新型的电力电子变换器，具有电压利用率高，控制性能良好，运行高效率等特点，具有良好的可扩展性和冗余性，广泛应用于高压直流输电（hvdc）和可再生能源接入等领域。除了具备mmc的灵活性之外，构网型mmc兼具构网型换流器能够提供系统惯性支撑，提高电力系统的稳定性和可靠性的特点，是推进高比例新能源的新型电力系统建设进程的重要一环。当面对突发负载需求及电力波动时，若设备无法承受过载需求停机会导致电力供应中断、设备损坏，影响整个电网的稳定运行。因此，构网型mmc需要具备一定的过载运行能力。

2、过载运行边界的明确构造对于换流器的稳定运行至关重要，因为它不仅是后续过载运行控制的触发条件，也是防止mmc超出运行极限的基础保障。在电力系统日益复杂和负载需求不断变化的背景下，建立清晰的过载边界不仅能够提高mmc的可靠性，还能增强系统对各种电力冲击的应对能力。构造构网型mmc的过载运行边界，对于提升电力系统的整体安全性和稳定性具有重要的实际意义。

3、现有技术中对于mmc的过载边界的确定主要基于mmc的历史运行数据进行估算，导致得到的mmc过载边界的运行数据并不清晰准确。

技术实现思路

1、为了解决mmc的过载边界不清晰的问题，本发明提供了一种确定mmc过载边界的方法、装置、设备及存储介质。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、首先提供了一种确定mmc过载边界的方法，所述方法包括：

4、获取目标mmc的功率因数角，并设置零序信号幅值及相角的约束范围；

5、初始化目标mmc的两种不同工况，通过所述功率因数角、两种工况对应的视在功率以及零序信号幅值及相角的约束范围，分别确定两种不同工况在注入零序信号的情况下的最大调制信号裕度；所述两种不同工况分别为第一视在功率对应的工况和第二视在功率对应的工况；

6、基于所述两种不同工况及其对应的注入零序信号情况下的最大调制信号裕度，通过弦截法迭代得到第三视在功率，并在所述第三视在功率对应的调制信号裕度处于预设误差范围内的情况下，确定所述第三视在功率为目标mmc在当前功率因数角下的最大运行功率；

7、调整所述功率因数角，得到目标mmc在不同功率因数角下的最大运行功率曲线，即为目标mmc的过载运行极限边界。

8、可选地，所述方法还包括：

9、在初始化目标mmc的两种不同工况后，通过所述功率因数角和两种工况对应的视在功率，分别确定两种不同工况在无零序信号的情况下的最大调制信号裕度；

10、基于所述两种不同工况及其对应的无零序信号情况下的最大调制信号裕度，通过弦截法迭代得到第四视在功率，并在所述第四视在功率对应的调制信号裕度处于预设误差范围内的情况下，确定所述第四视在功率为目标mmc在当前功率因数角下的起始运行功率；

11、调整所述功率因数角，得到目标mmc在不同功率因数角下的起始运行功率曲线，即为目标mmc的过载运行起始边界。

12、可选地，通过所述功率因数角、两种工况对应的视在功率以及零序信号幅值及相角的约束范围，分别确定两种不同工况在注入零序信号的情况下的最大调制信号裕度包括：

13、构建目标mmc中功率因数角、视在功率和零序信号的幅值及相角与调制信号裕度的相关关系；

14、通过在所述约束范围内调整零序信号的幅值及相角，确定得到最大化调制信号裕度的零序信号为最优零序信号；

15、分别根据初始化的第一视在功率和第二视在功率，通过最优零序信号得到当前功率因数角下的最大调制信号裕度。

16、可选地，所述弦截法的迭代公式为：

17、；

18、其中， s n+2为第三视在功率或第四视在功率， s n和 s n+1分别为第一视在功率和第二视在功率； mgin(s n )和 mgin(s n+1 )分别为第一视在功率和第二视在功率对应的最大调制信号裕度。

19、可选地，所述方法还包括：

20、在所述第三视在功率或第四视在功率对应的调制信号裕度处于预设范围外的情况下，通过弦截法对目标mmc的第一视在功率和第二视在功率继续进行迭代，直至所述调制信号裕度处于预设误差范围内。

21、可选地，所述零序信号幅值及相角的约束范围表达式为：

22、；

23、目标mmc的调制信号裕度mgin的定义式：

24、；

25、其中， a3为零序信号的幅值， α3为 a3对应的相位角， m rect为调制信号矫正值，通过功率因数角和视在功率得到。

26、其次还提供了一种确定mmc过载边界的装置，所述装置包括：

27、获取模块，用于获取目标mmc的功率因数角，并基于目标mmc的物理限制设置零序信号幅值及相角的约束范围；

28、计算模块，用于初始化目标mmc的两种不同工况，通过所述功率因数角、两种工况对应的视在功率以及零序信号幅值及相角的约束范围，分别确定两种不同工况在注入零序信号的情况下的最大调制信号裕度；所述两种不同工况分别为第一视在功率对应的工况和第二视在功率对应的工况；

29、迭代模块，用于基于所述两种不同工况及其对应的注入零序信号情况下的最大调制信号裕度，通过弦截法迭代得到第三视在功率，并在所述第三视在功率对应的调制信号裕度处于预设误差范围内的情况下，确定所述第三视在功率为目标mmc在当前功率因数角下注入最优零序信号的最大视在功率；

30、确定模块，用于调整所述功率因数角，得到目标mmc在不同功率因数角下注入最优零序信号的最大视在功率曲线，即为目标mmc的过载运行极限边界。

31、另外还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种确定mmc过载边界的方法。

32、最后还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述一种确定mmc过载边界的方法。

33、本发明提供的确定mmc过载边界的方法具有以下有益效果：

34、首先初始化目标mmc的两个视在功率，并确定初始化视在功率的最大调制信号裕度，其次通过弦截法对目标mmc的第一视在功率和第二视在功率进行迭代得到第三视在功率，这样通过对目标mmc视在功率的迭代来进行目标mmc的运行功率的拟合，并在迭代的过程中注入了对应的零序信号寻找调制信号裕度的最大值，进而得到第三视在功率，这样通过最大化调制信号裕度对mmc的运行功率拟合得到的第三视在功率，可以确定为mmc在稳定运行的功率范围内的最大值。这样，本发明可以明确构造构网型mmc过载运行边界，精准界定mmc的过载能力，增强电力系统对突发故障的响应能力，有助于在设计和运行过程中合理设置mmc的负载水平，确保其在安全、高效的条件下运行，增强电力系统对突发故障的响应能力，并且能在电网发生故障或需求急剧变化时，能够依据过载运行边界快速调整mmc的运行状态，适应新的运行条件，避免因过载而导致的设备损坏或系统故障，确保电力系统的安全稳定运行，提升系统的可靠性和稳定性。