[发明专利]直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置

说明书

本发明公开一种直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置，方法包括：基于获取的直流输电系统运行参数，计算等效驱动点阻抗和换流母线m处与故障位置K处之间的传递阻抗；基于所述传递阻抗与所述等效驱动点阻抗的比值，以及换流母线m处的压降，使推导出故障位置K发生三相对称故障时，换流母线m处的剩余相电压；用换流母线上的临界电压降替换换流母线m处的电压降，使计算出导致换流失败的三相故障发生的临界故障位置。基于阻抗矩阵和剩余相位电压方程技术计算出换流母线m特定电压跌落时发生故障的临界点，可以评估引起换相失败的高压直流输电系统换流母线故障范围，并针对性的给出相应的控制和保护装置的选型和安装地点。

技术领域

本发明属于电力系统保护技术领域，尤其涉及一种直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置。

背景技术

直流输电以低损耗、灵活可控、输送容量大等经济技术优势被广泛应用于大区联网，成为我国实施“西电东送”战略，实现清洁能源大规模外送的重要输电方式。换相失败会导致直流功率短时中断，造成送受端电网功率失衡和暂态过电压等问题，成为制约传统直流发展的原理性问题。

换相失败的本质是换相时间小于晶闸管的去游离时间，导致在规定时间内无法完成换相过程。采用关断角作为判据虽然准确，但其出发点较为微观且位于直流系统内部，不能有效反映出交流系统故障对换相失败的影响，而且也无法确定换流母线临界故障的范围。因此，如何计算换流母线特定电压跌落时发生故障的临界点，进而评估引起换相失败的高压直流输电系统换流母线故障范围，使加快恢复系统的供电，提升了系统的稳定性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本发明提供一种直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法，包括：基于获取的直流输电系统运行参数，计算等效驱动点阻抗和换流母线m处与故障位置K处之间的传递阻抗 ，其中，计算所述等效驱动点阻抗的表达式为：，式中，为故障线路首端的驱动点阻抗，为故障线路末端的驱动点阻抗，为故障线路首端至末端的转移阻抗，为故障线路末端至首端的转移阻抗，为首末端线路阻抗，为故障位置与整个线路长度的比例长度；计算所述传递阻抗的表达式为：，式中，为换流母线和故障线路首端之间的转移阻抗，为换流母线m和故障线路末端之间的转移阻抗；基于所述传递阻抗 与所述等效驱动点阻抗的比值，以及换流母线处的压降，使推导出故障位置K发生三相对称故障时，换流母线处的剩余相电压，其中，计算换流母线处的剩余相电压的表达式为： ，式中，为换流母线处的剩余相电压，为换流母线故障前电压，为换流母线处电压跌落的幅度，为故障位置K处的故障前电压；用换流母线上的临界电压降替换换流母线处的电压降，使计算出导致换流失败的三相故障发生的临界故障位置。

第二方面，本发明提供一种直流输电系统的换流母线临界故障位置计算装置，包括：计算模块，配置为基于获取的直流输电系统运行参数，计算等效驱动点阻抗和换流母线m处与故障位置K处之间的传递阻抗 ，其中，计算所述等效驱动点阻抗的表达式为：，式中，为故障线路首端的驱动点阻抗，为故障线路末端的驱动点阻抗，为故障线路首端至末端的转移阻抗，为故障线路末端至首端的转移阻抗，为首末端线路阻抗，为故障位置与整个线路长度的比例长度；计算所述传递阻抗的表达式为：，式中，为换流母线和故障线路首端之间的转移阻抗，为换流母线m和故障线路末端之间的转移阻抗；推导模块，配置为基于所述传递阻抗 与所述等效驱动点阻抗的比值，以及换流母线m处的压降，使推导出故障位置K发生三相对称故障时，换流母线m处的剩余相电压，其中，计算换流母线m处的剩余相电压的表达式为：，式中，为换流母线处的剩余相电压，为换流母线故障前电压，为换流母线处电压跌落的幅度，为故障位置K处的故障前电压；替换模块，配置为用换流母线上的临界电压降替换换流母线m处的电压降，使计算出导致换流失败的三相故障发生的临界故障位置。