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    重庆时时彩天涯社区: 一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法及系统.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201710058622.3

    申请日:

    2017.01.23

    公开号:

    CN106803153A

    公开日:

    2017.06.06

    当前法律状态:

    公开

    有效性:

    审中

    法律详情: 公开
    IPC分类号: G06Q10/06(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/06
    申请人: 中国电力科学研究院; 国家电网公司
    发明人: 邵瑶; 汤涌
    地址: 100192 北京市海淀区清河小营东路15号
    优先权:
    专利代理机构: 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 代理人: 徐国文
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710058622.3

    授权公告号:

    法律状态公告日:

    2017.06.06

    法律状态类型:

    公开

    摘要

    本发明提供了一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法及系统,所述方法包括计算交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子;比较交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,并依据比较结果判断所述直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。与现有技术相比,本发明提供的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法及系统,依据交直流电压耦合作用因子与临界交直流电压耦合作用因子的比较结果判断在受端系统交流母线发生故障后直流逆变侧换流母线是否存在换相失败的风险,不需要对电力系统进行全网故障监测,极大地减少了计算工作量进而能够快速评估直流逆变侧换流母线是否存在换相失败风险。

    权利要求书

    1.一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,其特征在于,所述方法包括:
    依据所述多馈入交直流系统中各直流逆变侧换流母线与各受端系统交流母线之间的
    互阻抗,及所述各受端系统交流母线的自阻抗,计算交直流电压耦合作用因子;
    依据所述交直流电压耦合作用因子和所述多馈入交直流系统中逆变站的最小熄弧角,
    计算临界交直流电压耦合作用因子;
    比较所述交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,并依据比较结果
    判断所述直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。
    2.如权利要求1所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,其特征在于,
    所述交直流电压耦合作用因子如下式所示:
    <mrow> <msub> <mi>ADV</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mfrac> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>|</mo> </mrow>
    其中:ADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的交直流电压耦
    合作用因子,Zjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的互阻抗,Zmm为第
    m个受端系统交流母线的自阻抗,j≥1,m≥1。
    3.如权利要求1所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,其特征在于,
    所述临界交直流电压耦合作用因子如下式所示:
    <mrow> <msub> <mi>CADV</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>j</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>K</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mi>%</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>cos&gamma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>cos&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>m</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>
    其中:CADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的临界交直流电
    压耦合作用因子,XKj%为与第j个直流逆变侧换流母线相连的逆变站中换流变压器的短路
    电抗百分比,γmin为所述逆变站的最小熄弧角,αj为所述逆变站的滞后触发角;
    Idj和IdjN分别为第j个直流逆变侧换流母线的运行电流和额定运行电流;
    ULj0为所述第m个受端系统交流母线发生故障之前第j个直流逆变侧换流母线
    的线电压,ULjN为所述线电压的额定值;ULm0为所述第m个受端系统交流母线发
    生故障之前的线电压,ULmN为所述线电压的额定值。
    4.如权利要求1所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,其特征在于,
    所述依据比较结果判断直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险包括:若
    ADVCFjm≥CADVCFjm,则确定第m个受端系统交流母线发生故障后第j个直流逆变侧换流母线存
    在换相失败的风险;若ADVCFjm<CADVCFjm,则确定第m个受端系统交流母线发生故障后第j个
    直流逆变侧换流母线不存在换相失败的风险;
    其中:ADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的交直流电压耦
    合作用因子,CADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的临界交直
    流电压耦合作用因子。
    5.如权利要求1或3所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,其特征在
    于,所述逆变站的最小熄弧角γmin=7°。
    6.一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,其特征在于,所述系统包括:
    交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据所述多馈入交直流系统中各直流逆变侧
    换流母线与各受端系统交流母线之间的互阻抗,及所述各受端系统交流母线的自阻抗,计
    算交直流电压耦合作用因子;
    临界交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据所述交直流电压耦合作用因子和所
    述多馈入交直流系统中逆变站的最小熄弧角,计算临界交直流电压耦合作用因子;
    换相失败风险判断???,用于比较所述交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦
    合作用因子,并依据比较结果判断所述直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风
    险。
    7.如权利要求6所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,其特征在于,
    所述交直流电压耦合作用因子计算??榘ǖ谝患扑隳P?,如下式所示:
    <mrow> <msub> <mi>ADV</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mfrac> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>|</mo> </mrow>
    其中:ADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的交直流电压耦
    合作用因子,Zjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的互阻抗,Zmm为第
    m个受端系统交流母线的自阻抗,j≥1,m≥1。
    8.如权利要求6所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,其特征在于,
    所述临界交直流电压耦合作用因子计算??榘ǖ诙扑隳P?,如下式所示:
    <mrow> <msub> <mi>CADV</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>j</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>K</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mi>%</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>cos&gamma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>cos&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>m</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>
    其中:CADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的临界交直流电
    压耦合作用因子,XKj%为与所述第j个直流逆变侧换流母线相连的逆变站中换流变压器的
    短路电抗百分比,γmin为所述逆变站的最小熄弧角,αj为所述逆变站的滞后触发角;
    Idj和IdjN分别为第j个直流逆变侧换流母线的运行电流和额定运行电流;
    ULj0为所述第m个受端系统交流母线发生故障之前第j个直流逆变侧换流母线
    的线电压,ULjN为所述线电压的额定值;ULm0为所述第m个受端系统交流母线发
    生故障之前的线电压,ULmN为所述线电压的额定值。
    9.如权利要求6所述的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,其特征在于,
    所述换相失败风险判断??榘ǚ缦杖范ǖピ?;
    所述风险确定单元,用于在ADVCFjm≥CADVCFjm时确定第m个受端系统交流母线发生故障
    后第j个直流逆变侧换流母线存在换相失败的风险,或者在ADVCFjm<CADVCFjm时确定第m个受
    端系统交流母线发生故障后第j个直流逆变侧换流母线不存在换相失败的风险;
    其中:ADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的交直流电压耦
    合作用因子,CADVCFjm为第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线的临界交直
    流电压耦合作用因子。

    说明书

    一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法及系统

    技术领域

    本发明涉及电力系统的稳定计算与分析技术领域,具体涉及一种多馈入交直流系
    统换相失败风险的评估方法及系统。

    背景技术

    多馈入交直流系统的受端交流系统发生故障时可能引发多回直流同时或相继发
    生换相失败。当受端交流系统发生故障较严重时,多回直流的连续换相失败可能导致直流
    传输功率的中断,最终威胁到整个系统的安全稳定运行。目前评估多馈入直流系统换相失
    败风险的常规方法是借助机电暂态仿真程序进行故障扫描计算,但该方法计算量大,并且
    耗时长。

    发明内容

    为了克服现有技术的缺陷,本发明提供了一种多馈入交直流系统换相失败风险的
    评估方法及系统。

    第一方面,本发明中一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法的技术方案
    是:

    所述方法包括:

    依据所述多馈入交直流系统中各直流逆变侧换流母线与各受端系统交流母线之
    间的互阻抗,及所述各受端系统交流母线的自阻抗,计算交直流电压耦合作用因子;

    依据所述交直流电压耦合作用因子和所述多馈入交直流系统中逆变站的最小熄
    弧角,计算临界交直流电压耦合作用因子;

    比较所述交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,并依据比较
    结果判断所述直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。

    第二方面,本发明中一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统的技术方案
    是:

    所述系统包括:

    交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据所述多馈入交直流系统中各直流逆
    变侧换流母线与各受端系统交流母线之间的互阻抗,及所述各受端系统交流母线的自阻
    抗,计算交直流电压耦合作用因子;

    临界交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据所述交直流电压耦合作用因子
    和所述多馈入交直流系统中逆变站的最小熄弧角,计算临界交直流电压耦合作用因子;

    换相失败风险判断???,用于比较所述交直流电压耦合作用因子和临界交直流电
    压耦合作用因子,并依据比较结果判断所述直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的
    风险。

    与最接近的现有技术相比,本发明的有益效果是:

    1、本发明提供的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法,首先获取各直
    流逆变侧换流母线与各受端系统交流母线的交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压
    耦合作用因子,然后依据交直流电压耦合作用因子与临界交直流电压耦合作用因子的比较
    结果判断在受端系统交流母线发生故障后直流逆变侧换流母线是否存在换相失败的风险,
    该评估方法实施步骤简单,不需要对电力系统进行全网故障监测,极大地减少了计算工作
    量进而能够快速评估直流逆变侧换流母线是否存在换相失败风险;

    2、本发明提供的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,交直流电压耦
    合作用因子计算??楹土俳缃恢绷鞯缪柜詈献饔靡蜃蛹扑隳?榉直鹂梢约扑愕玫浇恢绷?br />系统的交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,换相失败风险判断???br />通过交直流电压耦合作用因子与临界交直流电压耦合作用因子,并依据比较结果判断在受
    端系统交流母线发生故障后直流逆变侧换流母线是否存在换相失败的风险,不需要对电力
    系统进行全网故障监测,极大地减少了计算工作量进而能够快速评估直流逆变侧换流母线
    是否存在换相失败风险。

    附图说明

    图1:本发明实施例中一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法实施流程
    图;

    图2:本发明实施例中政平换流母线故障直流逆变器熄弧角仿真曲线图;

    图3:本发明实施例中政平换流母线故障直流功率仿真曲线图;

    图4:本发明实施例中政平换流母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图;

    图5:本发明实施例中奉贤换流母线故障逆变器熄弧角仿真曲线图;

    图6:本发明实施例中奉贤换流母线故障直流功率仿真曲线图;

    图7:本发明实施例中奉贤母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图;

    图8:本发明实施例中泗泾母线故障逆变器熄弧角仿真曲线图;

    图9:本发明实施例中泗泾母线故障直流功率仿真曲线图;

    图10:本发明实施例中泗泾母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图;

    图11:本发明实施例中石二母线故障逆变器熄弧角仿真曲线图;

    图12:本发明实施例中石二母线故障直流功率仿真曲线图;

    图13:本发明实施例中石二母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图。

    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、完整地说明,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?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领域普通技术人员
    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?;さ姆段?。

    下面对本发明实施例提供的一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法进
    行说明。

    本实施例中可以按照下述步骤评估多馈入交直流系统换相失败风险,具体为:

    步骤S101:依据多馈入交直流系统中各直流逆变侧换流母线与各受端系统交流母
    线之间的互阻抗,及各受端系统交流母线的自阻抗,计算交直流电压耦合作用因子。

    其中:多馈入交直流系统包括多回直流系统,各直流系统的整流侧相互独立且与
    各送端交流系统连接,各直流系统的逆变侧与各受端交流系统连接且各直流系统的逆变侧
    还通过一回交流线路相互连接,本实施例中直流逆变侧换流母线指的是各直流系统的逆变
    侧的母线,受端系统交流母线指的是各受端交流系统与各直流系统连接的母线。

    交直流电压耦合作用因子指的是在一个受端系统交流母线处投入对称三相电抗
    器时该交流母线的线电压下降量ΔU1,以及与该受端系统交流母线连接的直流逆变侧换流
    母线的电压变化量ΔU2的比值ΔU2/ΔU1。交直流电压耦合作用因子可以用于反映直流逆变
    侧换流母线与受端系统交流母线之间电压耦合作用的强弱,交直流电压耦合作用因子的数
    值越大则直流逆变侧换流母线与受端系统交流母线之间的电压耦合作用越强。

    步骤S102:依据交直流电压耦合作用因子和多馈入交直流系统中逆变站的最小熄
    弧角,计算临界交直流电压耦合作用因子。本实施例中临界交直流电压耦合作用因子为逆
    变站的熄弧角为最小值时交直流电压耦合作用因子,此时交直流电压耦合作用因子的数值
    最大,即直流逆变侧换流母线与受端系统交流母线之间的电压耦合作用最强。

    步骤S103:比较交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,并依
    据比较结果判断直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。

    本实施例中首先获取各直流逆变侧换流母线与各受端系统交流母线的交直流电
    压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,然后依据交直流电压耦合作用因子与临
    界交直流电压耦合作用因子的比较结果判断在受端系统交流母线发生故障后直流逆变侧
    换流母线是否存在换相失败的风险,该评估方法实施步骤简单,不需要对电力系统进行全
    网故障监测,极大地减少了计算工作量进而能够快速评估直流逆变侧换流母线是否存在换
    相失败风险。

    进一步地,本实施例中步骤S101可以按照下述步骤实施,具体为:

    本实施例中以一回线路为例对交直流电压耦合作用因子的计算步骤进行介绍,该
    回线路包括相连的第j个直流逆变侧换流母线与第m个受端系统交流母线。当第m个受端系
    统交流母线发生故障后在其上投入对称三相电抗器使得该交流母线的线电压下降量为Δ
    Um,相应地在第m个受端系统交流母线处投入对称三相电抗器后第j个直流逆变侧换流母线
    的电压变化量为ΔUj,ΔUm和ΔUj均为标幺值,j≥1,m≥1。其中:三相对称电抗器的感抗为
    zL=jωL,发生故障后第m个受端系统交流母线向受端交流系统注入的电流为为
    注入到第m个受端系统交流母线的电流,为流过三相对称电抗器的电流。

    依据前述交直流电压耦合作用因子的定义可知,交直流电压耦合作用因子ADVCFjm
    的表达式如下式(1)所示:


    受端系统交流母线发生故障后交直流系统中各交流母线的电压如下式(2)所示:


    其中:交流母线包括受端系统交流母线和直流逆变侧换流母线,n为交流母线的总
    数,为注入到第k个交流母线的电流,Zek为故障前第e个交流母线与第k个交流母线的互阻
    抗,Zem为故障前第e个交流母线与第m个交流母线的互阻抗。

    依据公式(2)可以得到受端系统交流母线发生故障后第m个受端系统交流母线的
    电压为:


    其中:Zmm为第m个受端系统交流母线的自阻抗。

    将代入公式(3)得到:


    将公式(4)代入公式(2)得到:


    故障前第e个交流母线的电压如下式(6)所示:


    依据公式(5)和(6)可以得到故障后第e个交流母线的电压变化量为:


    依据公式(7)可以得到第m个受端系统交流母线与第j个直流逆变侧换流母线的电
    压变化量为:


    其中:为第m个受端系统交流母线发生故障之前的电压。

    将公式(8)代入公式(1)可以得到交直流电压耦合作用因子为:


    进一步地,本实施例中步骤S103可以按照下述步骤实施,具体为:

    本实施例中依据交直流系统中逆变站的最小熄弧角确定交直流电压耦合作用因
    子的限值,即临界交直流电压耦合作用因子。其中:交直流系统中与第j个直流逆变侧换流
    母线相连的逆变站的熄弧角如下式(10)所示:


    其中:Idj为第j个直流逆变侧换流母线的运行电流,XLj为与第j个直流逆变侧换流
    母线相连的逆变站的换相电抗,ULj为该逆变站的换流母线的线电压有效值,βj为该逆变站
    的越前触发角,nj为该逆变站的换流变压器的变比。

    对公式(10)变形可以得到:


    其中:βj=180°-αj,αj为上述逆变站的滞后触发角。

    依据公式(9)可以得到第m个受端系统交流母线发生故障的瞬间,第j个直流逆变
    侧换流母线的电压变化量为:


    其中:ULm0为第m个受端系统交流母线发生故障之前的电压,当第m个受端系统交流
    母线发生故障的瞬间其电压变化量为ΔULm=ULm0;ULmN和ULjN分别为第m个受端系统交流母线
    和第j个直流逆变侧换流母线的电压额定值。

    依据公式(12)可以得到第m个受端系统交流母线发生故障的瞬间第j个直流逆变
    侧换流母线的电压为:


    其中:ULj0为第m个受端系统交流母线发生故障之前第j个直流逆变侧换流母线的
    电压。

    将公式(13)代入公式(11)可以得到与第j个直流逆变侧换流母线相连的逆变站的
    熄弧角如下式(14)所示:


    当前交直流系统中逆变器交流母线均设置有滤波装置,且在交流电压不发生畸变
    时逆变站的换相电抗主要包括换流变压器的短路电抗,即如下式(15)所示:


    其中:IdjN为第j个直流逆变侧换流母线的额定运行电流,XKj%为与第j个直流逆变
    侧换流母线相连的逆变站中换流变压器的短路电抗百分比。

    将公式(15)代入公式(14)可以得到:


    其中:

    通过公式(16)可以确定ADVCFjm的值越大,γj的值越小,此时在第m个受端系统交流
    母线发生故障后第j个直流逆变侧换流母线发生换相失败的可能性越大。因此,本实施例中
    设定在第j个直流逆变侧换流母线相连的逆变站的最小熄弧角γmin对应的交直流电压耦合
    作用因子为临界交直流电压耦合作用因子,此时第j个直流逆变侧换流母线发生换相失败
    的可能性最大,即可以认为第j个直流逆变侧换流母线存在换相失败的风险。相应地,临界
    交直流电压耦合作用因子如下式(17)所示:


    其中:本实施例中逆变站的最小熄弧角可以为γmin=7°。

    进一步地,本实施例中步骤S103可以按照下述步骤实施,具体为:

    本实施例中依据比较结果判断直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风
    险包括:

    若ADVCFjm≥CADVCFjm,则确定第m个受端系统交流母线发生故障后第j个直流逆变侧
    换流母线存在换相失败的风险。若ADVCFjm<CADVCFjm,则确定第m个受端系统交流母线发生故
    障后第j个直流逆变侧换流母线不存在换相失败的风险。本实施例中通过比较交直流电压
    耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子可以快速确定直流逆变侧换流母线是否存
    在发生换相失败的风险。

    下面以华东电网中500kV上海主网架的四回直流馈入交直流系统为例,对本发明
    提供的多馈入交直流系统换相失败风险的评估方法进行说明。500kV上海主网架的四回直
    流馈入交直流系统包括±500kV/3000MW龙泉-政平、±500kV/3000MW宜都-华新、±
    500kV/3000MW团林-枫泾直流和±800kV/6400MW的复龙-奉贤特高压直流四回直流线路,
    下述过程中分别简称为龙政直流、宜华直流、林枫直流和复奉直流。

    1、获取龙政直流、宜华直流、林枫直流和复奉直流的运行数据,包括:

    龙政直流:直流电流Id10=Id1N=3kA,换流母线线电压UL10=517.03kV,换流变压器
    短路电抗百分比XK1%=15%,滞后触发角α10=142.3°。

    宜华直流:直流电流Id20=Id2N=3kA,换流母线线电压UL20=510.77kV,换流变压器
    短路电抗百分比XK2%=15%,滞后触发角α20=142.3°。

    林枫直流:直流电流Id30=Id3N=3kA,换流母线线电压UL30=512.48kV,换流变压器
    短路电抗百分比XK3%=14%,滞后触发角α30=142.9°。

    复奉特高压直流:直流电流Id40=Id4N=4kA,换流母线线电压UL40=511.57kV,换流
    变压器短路电抗百分比XK4%=15%,滞后触发角α40=143.2°。

    上海电网中受端交流系统的500kV交流母线的运行电压如表1所示:

    表1


    其中:500kV交流母线的额定电压为UN=525kV。

    2、依据步骤1得到的各项数据生成四回直流馈入交直流系统的节点阻抗矩阵,并
    依据该节点阻抗矩阵和公式(9)计算得到各交直流电压耦合作用因子,如下表2所示:

    表2





    3、依据步骤2得到的各交直流电压耦合作用因子和公式(17)得到各临界交直流电
    压耦合作用因子,如下表3所示:

    表3



    4、比较各交直流电压耦合作用因子和各临界交直流电压耦合作用因子,依据比较
    结果判断直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。本实施例中依据步骤2和步
    骤3得到的交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦合作用因子,可以确定除政平直
    流外,上海电网任一500kV交流母线发生三相金属性短路故障,均会导致宜华直流、团枫直
    流和复奉特高压直流3回直流同时换相失败,不会导致龙政直流换相失败。政平换流母线发
    生三相金属性短路故障,只会导致龙政直流换相失败,不会引起宜华、团枫直流和复奉特高
    压直流同时换相失败。

    下面对上述评估方法进行仿真验证,具体为:设定故障类型为100ms三相金属性瞬
    时短路故障,故障发生时刻为t=1s,故障地点分别为政平和奉贤换流母线、直流落点近区
    的泗泾母线和较远地区的石二母线。其中:仿真软件采用PSD-BPA电力系统机电暂态稳定仿
    真软件,各直流线路模型采用准稳态模型。

    图2为本发明实施例中政平换流母线故障直流逆变器熄弧角仿真曲线图,图3为本
    发明实施例中政平换流母线故障直流功率仿真曲线图,图4为本发明实施例中政平换流母
    线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图,图5为本发明实施例中奉贤换流母线故障逆变器
    熄弧角仿真曲线图,图6为本发明实施例中奉贤换流母线故障直流功率仿真曲线图,图7为
    本发明实施例中奉贤母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图,图8为本发明实施例中泗
    泾母线故障逆变器熄弧角仿真曲线图,图9为本发明实施例中泗泾母线故障直流功率仿真
    曲线图,图10为本发明实施例中泗泾母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲线图,图11为本
    发明实施例中石二母线故障逆变器熄弧角仿真曲线图,图12为本发明实施例中石二母线故
    障直流功率仿真曲线图,图13为本发明实施例中石二母线故障逆变侧换流母线电压仿真曲
    线图,依据图2~13可以确定政平换流母线发生三相金属性短路故障,只会导致龙政直流换
    相失败,不会引起宜华、团枫直流和复奉特高压直流同时换相失败。奉贤换流母线、直流落
    点近区的泗泾母线和远区的石二母线发生三相金属性短路故障,均会导致宜华、团枫直流
    和复奉特高压直流3回直流同时换相失败,不会导致龙政直流换相失败。上述仿真结果与评
    估方法得到的结果完全一致,验证了本实施例中多馈入交直流系统换相失败风险的评估方
    法的准确性。

    本发明还提供了一种多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统,并给出具体实
    施例。

    本实施例中多馈入交直流系统换相失败风险的评估系统包括交直流电压耦合作
    用因子计算???、临界交直流电压耦合作用因子计算??楹突幌嗍О芊缦张卸夏??。

    其中:交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据多馈入交直流系统中各直流
    逆变侧换流母线与各受端系统交流母线之间的互阻抗,及各受端系统交流母线的自阻抗,
    计算交直流电压耦合作用因子。

    临界交直流电压耦合作用因子计算???,用于依据交直流电压耦合作用因子和多
    馈入交直流系统中逆变站的最小熄弧角,计算临界交直流电压耦合作用因子。

    换相失败风险判断???,用于比较交直流电压耦合作用因子和临界交直流电压耦
    合作用因子,并依据比较结果判断直流逆变侧换流母线是否存在发生换相失败的风险。

    本实施例中交直流电压耦合作用因子计算??楹土俳缃恢绷鞯缪柜詈献饔靡蜃?br />计算??榉直鹂梢约扑愕玫浇恢绷飨低车慕恢绷鞯缪柜詈献饔靡蜃雍土俳缃恢绷鞯缪柜?br />合作用因子,换相失败风险判断??橥ü恢绷鞯缪柜詈献饔靡蜃佑肓俳缃恢绷鞯缪柜詈?br />作用因子,并依据比较结果判断在受端系统交流母线发生故障后直流逆变侧换流母线是否
    存在换相失败的风险,不需要对电力系统进行全网故障监测,极大地减少了计算工作量进
    而能够快速评估直流逆变侧换流母线是否存在换相失败风险。

    进一步地,本实施例中交直流电压耦合作用因子计算??榭梢园ǖ谝患扑隳?br />型,该第一计算模型如下式(18)所示:


    进一步地,本实施例中临界交直流电压耦合作用因子计算??榭梢园ǖ诙扑?br />模型,该第二计算模型如下式(19)所示:


    进一步地,本实施例中换相失败风险判断??榭梢园ǚ缦杖范ǖピ?。该风险确
    定单元,用于在ADVCFjm≥CADVCFjm时确定第m个受端系统交流母线发生故障后第j个直流逆变
    侧换流母线存在换相失败的风险,或者在ADVCFjm<CADVCFjm时确定第m个受端系统交流母线
    发生故障后第j个直流逆变侧换流母线不存在换相失败的风险。

    本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
    产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
    施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
    可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产
    品的形式。

    本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
    图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
    程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合??商峁┱庑┘扑慊绦?br />指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
    生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
    现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

    这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
    定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
    令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
    多个方框中指定的功能。

    这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计
    算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或
    其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
    个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

    显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
    神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
    之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

    关 键 词:
    一种 多馈入交 直流 系统 失败 风险 评估 方法
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