[发明专利]计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法

权利要求书

1.计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将直流输电线路按其控制特性等效成受控电流源，建立混合直流馈入下交流系统的故障等效电路；

具体按如下方法建立，故障发生前，常规直流输电系统和柔性直流输电系统的注入电流保持恒定，将常规直流输电系统、柔性直流输电系统等效为恒流源，形成故障发生前的正序阻抗网络；故障发生后，将网络分解成正常网络以及故障分量网络；其中，故障后的网络中将常规直流输电系统等效为受其逆变侧交流母线电压控制的受控电流源，将柔性直流输电系统等效为受直流电压和有功无功功率参考值共同控制的受控电流源；则将故障分量网络中的柔性直流输电系统与常规直流输电系统视为故障后等值形成的受控电流源模型减去故障前网络中的恒流源模型；

步骤2：计算混合直流馈入对距离保护性能的评价指标，确定距离保护动作性能；

对于网络中任一线路ij上的距离保护，混合直流馈入对距离保护性能评价指标的计算流程为：

步骤2.1：故障发生前，母线i处距离保护测量阻抗为：

母线电压由下式计算：

由此可解得故障发生前母线i,j的电压；

步骤2.2：当网络中任意母线节点k发生三相金属性短路时，根据步骤1得到的混合直流馈入下交流系统的故障等效电路，计算保护安装处测量阻抗的值；

其中故障分量网络中母线电压由下式计算：

其中，由暂态分析原理计算得到短路电流大小为：

由此解得故障分量网络中，节点i，j处电压变化量；

故障分量网络中线路ij上电流的变化量表示为：

因此，系统发生三相金属性短路后线路ij上i处距离保护测量阻抗为：

步骤2.3：混合直流馈入对距离保护性能的评价指标为：

当时，即Z_r1＞Z_r2，故障后测量阻抗的值减小，测量阻抗更容易落在阻抗整定值内，混合直流馈入可能造成距离保护误动；反之则距离保护可能拒动；

上述公式中各参数的含义是：

Z_r1：故障发生前母线i处保护测量阻抗；

故障发生前常规直流系统输出电流；

故障发生前柔性直流输出电流；

交流电网电动势；

Z_eq：交流电网等效阻抗；

Z₂：线路ij的线路阻抗；

Y_ii：网络节点i处自导纳；

Y_jj：网络节点j处自导纳；

Y_kk：网络节点k处自导纳；

Y_ij：网络节点ij间的互导纳；

Y_ik：网络节点ik间的互导纳；

Y_kj：网络节点kj间的互导纳；

节点i处电压矢量；

节点j处电压矢量；

节点k处电压矢量；

线路ij上的电流矢量；

节点i处电压变化量；

节点j处电压变化量；

节点k处电压变化量；

线路ij上电流变化量；

故障后常规直流系统输出电流；

故障后柔性直流系统输出电流；

短路电流；

故障发生前瞬间故障点电压；

x_Σ：发生短路时网络对短路点的等值电抗；

Z_r2：故障发生后母线i处测量阻抗；

混合直流馈入对距离保护性能评价指标。

2.根据权利要求1所述的计及混合直流馈入的交流系统距离保护性能评价方法，其特征在于：在步骤1中，柔性直流输电系统和常规直流输电系统的等效受控电流源模型分别由如下方法得到：

(1)柔性直流输电系统等效受控电流源模型

对于柔性直流输电线路，在电网故障下等值为一个由换流站控制模式决定的交流侧电压控制的电流源，其控制方程为：

其中，p：柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率；

q：柔性直流输电系统与交流系统交换的无功功率；

u_d：d轴以电网电压向量定位时的d轴电压；

i_d：两相旋转坐标系下的d轴电流；

i_q：两相旋转坐标系下q轴电流；

(2)常规直流输电系统等效受控电流源模型

独立单馈入常规直流输电系统输出电流受其交流母线电压及直流输电系统本身相关参数控制，其数学模型描述为：

当不计换相影响时，常规直流输电系统逆变侧基波电流有效值为

其中，I_d1：常规直流系统输出电流；

U₁：常规直流输电系统交流母线电压；

γ₁：关断角；

u₁：换相重叠角；

T₁：换流变压器变比；

X_T1：换流变压器漏抗；

当交流系统发生扰动或故障时，直流控制系统应尽量使直流功率或直流电流稳定在设定值；根据其调节方式，对于逆变侧交流系统而言，常规直流输电系统可以等效为一个由换流变压器交流测母线电压控制的可控电流源。