專利名稱：確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓直流輸電領(lǐng)域，尤其涉及的是一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)距離、大容量輸電和大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是其在帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，也使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，交、直流系統(tǒng)之間的相互作用在技術(shù)上和管理上給電網(wǎng)運(yùn)行人員帶了了巨大的挑戰(zhàn)。換相失敗作為交直流動(dòng)態(tài)相互作用的一種重要形式，其中尤其以交流系統(tǒng)故障引起的直流換相失敗最為常見，是目前研究最為深入和最受關(guān)切的交直流相互作用問題。因此，評(píng)估交流系統(tǒng)不同故障位置、不同故障類型對(duì)直流換相失敗的影響，確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍，對(duì)于運(yùn)行人員掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，保證日益擴(kuò)大的交直流互聯(lián)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要現(xiàn)實(shí)意義。換相失敗是交直流系統(tǒng)之間動(dòng)態(tài)相互作用的結(jié)果，其發(fā)生過程非常復(fù)雜，不但與直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式、控制等密切相關(guān)，還與交流系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式有關(guān)。目前確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障集的研究手段主要是采用PSCAD/EMTDC、RTDS等電磁暫態(tài)仿真程序進(jìn)行仿真，對(duì)交流電網(wǎng)進(jìn)行等值后，通過建立交直流系統(tǒng)的詳細(xì)模型，仿真實(shí)際換流閥的換相動(dòng)態(tài)過程，從而確定交流系統(tǒng)故障是否會(huì)引起直流換相失敗。這種方法雖然較為精確，但是由于受限于電網(wǎng)規(guī)模和仿真資源，其工程應(yīng)用受到很大的限制。另一方面，BPA等電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，也可以用來研究交直流的相互作用，其交流系統(tǒng)模型較為詳細(xì)，直流系統(tǒng)則采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，計(jì)算效率比電磁暫態(tài)仿真程序高2 3個(gè)數(shù)量級(jí)，但是由于直流系統(tǒng)采用了較為簡(jiǎn)單的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，其對(duì)直流換相失敗的判斷準(zhǔn)度較差，工程實(shí)用性不夠。因此，如何確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍目前仍缺乏一套簡(jiǎn)潔、高效且工程實(shí)用性較強(qiáng)的評(píng)估方法和系統(tǒng)?，F(xiàn)有方案一基于PSCAD/EMTDC、RTDS等電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真程序，對(duì)交流系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的等值后，建立交直流互聯(lián)電網(wǎng)的詳細(xì)電磁暫態(tài)模型，其中換流器的詳細(xì)模型可以仿真實(shí)際換流閥的換相動(dòng)態(tài)過程，通過監(jiān)測(cè)換流閥的電流曲線可以判定交流電網(wǎng)故障是否會(huì)引起直流換相失敗，從而確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍。現(xiàn)有方案二基于BPA等電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，在交流電網(wǎng)中不同位置設(shè)置不同類型故障，其中直流系統(tǒng)為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，根據(jù)交流故障引起的換流母線電壓幅值跌落計(jì)算換流閥的熄弧角，進(jìn)而判斷該交流故障是否會(huì)引起直流換相失敗，從而確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍。現(xiàn)有方案一的缺點(diǎn)基于PSCAD/EMTDC、RTDS等電磁暫態(tài)仿真確定交流系統(tǒng)故障是否會(huì)引起直流換相失敗，是建立在對(duì)交流和直流系統(tǒng)詳細(xì)建模的基礎(chǔ)上，其計(jì)算過程耗時(shí)多，存取數(shù)據(jù)量大，數(shù)值穩(wěn)定性要求高，且隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，計(jì)算耗時(shí)和數(shù)據(jù)存取成倍增加，即使是采用動(dòng)態(tài)等值，對(duì)交直流互聯(lián)大系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真也是不符合工程實(shí)際應(yīng)用要求的?，F(xiàn)有方案二的缺點(diǎn)BPA等暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序由于直流系統(tǒng)采用了較為簡(jiǎn)單的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，僅考慮了換流母線電壓幅值跌落對(duì)換相失敗的影響，導(dǎo)致其對(duì)直流換相失敗的判斷準(zhǔn)度較差，特別是當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，換流母線的電壓不再對(duì)稱，相位偏移對(duì)換相失敗的作用不容忽略，則換相失敗的判斷準(zhǔn)度會(huì)進(jìn)一步降低，無法滿足工程實(shí)用性的要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的計(jì) 算過程耗時(shí)多，存取數(shù)據(jù)量大，數(shù)值穩(wěn)定性要求高，判斷準(zhǔn)度較差的問題。 本發(fā)明的技 術(shù)方案如下一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其包括以下步驟步驟S1、仿真準(zhǔn)備，確定所要評(píng)估的交流電網(wǎng)范圍和電網(wǎng)數(shù)據(jù)；步驟S2、確定最小熄弧角；步驟S3、利用電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算程序?qū)涣麟娋W(wǎng)范圍內(nèi)的故障遍歷，計(jì)算交流電網(wǎng)故障時(shí)換流母線的電壓幅值和相角偏移；步驟S4、根據(jù)換流閥的熄弧角與換流母線電壓之間的關(guān)系計(jì)算出對(duì)應(yīng)故障下的熄弧角，若其值小于熄弧角的整定值則判定引起直流換相失敗，否則不會(huì)引起換相失敗；步驟S5、評(píng)估交流故障影響直流換相失敗的范圍，根據(jù)步驟S4的判別結(jié)果，將交流故障范圍劃分為必然會(huì)引起直流換相失敗、可能會(huì)引起直流換相失敗和必然不會(huì)引起直流換相失敗三個(gè)方面，從而評(píng)估交流故障影響直流換相失敗的范圍。所述的確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其中，對(duì)交流電網(wǎng)范圍內(nèi)的故障遍歷范圍包括單相接地、兩相短路、兩相短路接地和三相接地。所述的確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其中，根據(jù)換流閥的熄弧角與換流母線電壓之間的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟S1、仿真準(zhǔn)備，確定所要評(píng)估的交流電網(wǎng)范圍和電網(wǎng)數(shù)據(jù)； 步驟S2、確定最小熄弧角； 步驟S3、利用電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算程序?qū)涣麟娋W(wǎng)范圍內(nèi)的故障遍歷，計(jì)算交流電網(wǎng)故障時(shí)換流母線的電壓幅值和相角偏移； 步驟S4、根據(jù)換流閥的熄弧角與換流母線電壓之間的關(guān)系計(jì)算出對(duì)應(yīng)故障下的熄弧角，若其值小于熄弧角的整定值則判定引起直流換相失敗，否則不會(huì)引起換相失??； 步驟S5、評(píng)估交流故障影響直流換相失敗的范圍，根據(jù)步驟S4的判別結(jié)果，將交流故障范圍劃分為必然會(huì)引起直流換相失敗、可能會(huì)引起直流換相失敗和必然不會(huì)引起直流換相失敗三個(gè)方面，從而評(píng)估交流故障影響直流換相失敗的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其特征在于，只需利用短路電流計(jì)算程序和換相失敗解析判據(jù)即可完成，不依賴于直流系統(tǒng)的模型，實(shí)現(xiàn)了交直流系統(tǒng)的解耦分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法，其特征在于，根據(jù)換流閥的熄弧角與換流母線電壓之間的關(guān)系為γ = arccos[(cos χ0 - cos β ) * + cos( P1 -抑 )] +，式中U[。]為故障前逆變站母線線電壓幅值；Yci為故障前穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的直流熄弧角；β H為故障前直流越前觸發(fā)角；υ為故障后逆變站母線線電壓幅值；Y為故障后直流熄弧角Δρ力故障前后逆變站母線電壓相位的前移角度。
4.一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的系統(tǒng)，其特征在于，包括 實(shí)現(xiàn)利用短路計(jì)算模塊對(duì)所要考慮的交流電網(wǎng)內(nèi)的故障進(jìn)行遍歷掃描的功能，從而得到直流換流母線處的電壓幅值和相角偏移的仿真模塊； 利用仿真模塊的仿真輸出結(jié)果，主要是換流母線的電壓幅值和相角偏移，代入判據(jù)，計(jì)算熄弧角，判斷相應(yīng)的交流系統(tǒng)故障是否會(huì)造成直流換相失敗的解析模塊； 確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的功能的評(píng)估模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定引起直流換相失敗的交流系統(tǒng)故障范圍的方法及系統(tǒng)，其方法步驟為首先確定所要評(píng)估的交流電網(wǎng)范圍和電網(wǎng)數(shù)據(jù)；其次確定最小熄弧角；然后利用短路電流計(jì)算程序?qū)涣麟娋W(wǎng)范圍內(nèi)的故障遍歷，計(jì)算交流電網(wǎng)故障時(shí)換流母線的電壓幅值和相角偏移；再計(jì)算出對(duì)應(yīng)故障下的熄弧角；最后評(píng)估交流故障影響直流換相失敗的范圍。采用本發(fā)明為換相失敗的判別提供了一種高效、精確的方法，使得評(píng)估效率較現(xiàn)有評(píng)估方法大為提高，對(duì)于運(yùn)行人員掌握、評(píng)估交直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103065016SQ201310004868
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者蔡澤祥, 李曉華, 王朝碩, 楊歡歡, 徐敏 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司