[发明专利]一种多馈入直流换相失败快速评估方法

摘要

本发明公开了一种多馈入直流换相失败快速评估方法，属于电力系统自动化技术领域。本发明基于初始运行方式下的潮流结果和多馈入交直流电网的结构参数，综合考虑了多回直流间的交互影响、直流自身的运行状态、结构参数以及交流电网对直流逆变站换流母线的支撑能力，在不进行暂态稳定时域仿真前提下实现对多直流馈入交流电网三相短路故障可能引发的多回直流换相失败风险的快速评估。本发明能够有效避免因仅依赖直流逆变站换流母线电压跌落导致的判断错误。

主权项

一种多馈入直流换相失败快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算n回直流馈入系统中任意两回直流i与j的多馈入交互作用因子MIIFji以及各回直流的多馈入有效短路比Mscr，其中，i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，n，i≠j；2)设故障点母线为F，计算母线F的自阻抗ZFF以及母线F与各回直流逆变站换流母线的互阻抗；3)记母线F的初始电压为UF0，利用公式(1)预估母线F发生三相金属性短路时n回直流逆变站换流母线的暂态电压跌落：ΔU1ΔU2...ΔUn=1M-1·M1FM2F...MnF·UF0---(1)]]>式中，M为n×n满秩矩阵，其n个对角元素均取n、第j行i列的非对角元素Mji＝－MIIFji；ΔUj为直流j逆变站换流母线的暂态电压跌落，MjF为ZFj与ZFF之比的模，ZFj为母线F与直流j逆变站换流母线的互阻抗，j＝1，2，…，n；4)利用公式(2)计算各回直流逆变站换流母线电压最小值：Umin_j＝UI0j‑ΔUj  (2)其中，Umin_j为直流j逆变站换流母线电压最小值，UI0j为初始运行方式下直流j的逆变站换流母线电压；5)利用公式(3)计算各回直流的换相失败结构约束电压指标：Upara_j=TIjTRj·UR0jcosα0j1+RΣj6XIj·1[cosγmin-RΣj6XIj+RΣjcosβ0j]---(3)]]>其中，Upara_j为直流j的换相失败结构约束电压指标；TRj为直流j的整流站换流变压器变比，TIj为直流j的逆变站换流变压器变比；α0j为初始运行方式下直流j的整流侧触发角，UR0j为初始运行方式下直流j的整流站换流母线电压；RΣj＝πRLj+3(XRj‑XIj)，RLj为直流j线路电阻，XRj为直流j的整流侧换相电抗，XIj为直流j的逆变侧换相电抗；γmin为直流换相失败的临界熄弧角；β0j为初始运行方式下直流j的逆变侧超前触发角；6)利用公式(4)计算各回直流的换相失败运行约束电压指标：Urun_j=UI0jTIj·cos2γ0j-cos2β0jcos2γmin-cos2β0j---(4)]]>其中，Urun_j为直流j的换相失败运行约束电压指标，γ0j为初始运行方式下直流j的逆变侧关断角；7)利用公式(5)计算各回直流的交流电网综合支撑能力：Sj=Mscrj1+XscjXjF---(5)]]>其中，Sj为直流j的交流电网综合支撑能力，Mscrj为直流j的多馈入有效短路比，Xscj为直流j的等效短路电抗，XjF为直流j的逆变站换流母线与故障母线F的两端口等值电抗；8)记各回直流的逆变站换流母线临界电压为其换相失败结构约束电压指标和换相失败运行约束电压指标中的较大值；将n回直流按其交流电网综合支撑能力由小到大排序，并记直流k为n回直流中交流电网综合支撑能力最弱的直流，若利用式(2)得到的故障后直流k的逆变站换流母线电压最小值Umin_k大于直流k的逆变站换流母线临界电压UCRk，则判定F点发生三相短路故障时n回直流均不会发生换相失败，结束本方法；否则，进入步骤9)；9)利用公式(6)计算故障后各回直流的关断角最小值，若有直流的关断角最小值小于γmin，则判定该直流换相失败：γj=arccos(2·TIjIdjXIjUmin_j+cosβ0j)---(6)]]>其中，γj为直流j的关断角最小值，Idj为初始运行方式下直流j的直流电流；10)对于步骤9)中未判定为换相失败的各直流，若故障后某直流的逆变站换流母线电压最小值大于其逆变站换流母线临界电压，则判定该直流未发生换相失败；否则，利用公式(7)计算该直流的换流母线电压越限指标：UOVj=UCRjUmin_j---(7)]]>其中，UOVj为直流j的换流母线电压越限指标，UCRj为直流j的逆变站换流母线临界电压；11)对于步骤10)计算了换流母线电压越限指标的任意直流j，若在判定未发生换相失败的直流集合中，至少能够找到一回直流m，其与直流k的多馈入交互作用因子MIIFmk满足公式(8)所示条件，则判定该直流j未发生换相失败，否则判定直流j发生换相失败：其中，MIIFjk为直流j与直流k的多馈入交互作用因子，Sm为直流m的交流电网综合支撑能力。