[发明专利]交直流互联电网的工频变化量方向保护动作特性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体地涉及交直流互联电网的故障分析方法， 结合交直流互联电网相互作用机理，具体指交直流互联电网的工频变化量方向 保护动作特性分析方法。

背景技术

近年来，我国加快了直流输电工程的建设。在交直流互联电网中，由于直 流系统自身的特点，交流电网故障暂态过程可能产生与纯交流电网运行环境所 不同的特征，如受端交流系统的故障极有可能引起直流系统的换相失败，在此 暂态过程中，直流系统的等值交流电流、阻抗、功率等电气量均会发生突变， 从而造成交流系统故障特征也随之变得与纯交流系统故障时的不同，这必然会 对现有交流保护的动作行为造成影响，严重时将造成交流保护的误动或拒动。 随着更多直流输电工程的不断投运，上述问题将变得越发突出。在直流馈入环 境下，不同的保护原理受到的影响程度是不同的。从现场运行的经验看，工频 变化量方向纵联保护作为我国应用最为广泛的方向纵联保护，研究其在直流换 相失败环境下的动作特性，对于提高交流电网的安全可靠运行具有重要意义。

由于交直流互联电网故障暂态过程涉及直流系统的非线性变化特性以及 复杂的交流与直流系统相互作用，传统的纯交流电网故障分析模型已不适用。 目前，针对直流换相失败对交流保护影响问题的研究均是利用电磁暂态仿真的 方法进行定性分析。采用电磁仿真程序的方法虽然准确，但不直观，不能揭示 直流换相失败对交流保护产生影响的机理，也难以定量分析各种影响因素。

适用的分析模型是电力系统故障及保护动作行为分析的基础。综上所述， 现有的模型已不能满足直流馈入环境下工频变化量方向保护动作特性分析的 要求。因此，迫切需要建立适用于直流换相失败下工频变化量方向保护动作特 性分析的定量分析模型。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于高压直流输电 系统等值工频变化量阻抗的交直流互联电网的工频变化量方向保护动作特性 分析方法，本发明分析方法简单直观，从本质上揭示了直流系统换相失败对工 频变化量方向保护影响的机理；理论和实际表明本发明方法可定量地分析、评 估直流换相失败对工频变化量方向保护动作特性的影响。

本发明通过以下技术方案实现：交直流互联电网的工频变化量方向保护动 作特性分析方法，具体包括如下步骤：

a.对所分析的高压直流输电系统在某一受端交流系统条件下发生的换相 失败情况进行仿真计算，得到换相失败情况所对应的直流系统注入交流系统的 等值电流i_dc.eq；

b.通过傅氏算法求出直流系统等值电流变化量的工频相量形式

c.结合步骤b所得到的工频相量形式根据受端电网的工况及故障 条件获取交直流互联电网中交流母线故障引发直流系统换相失败时直流系统 的工频变化量阻抗ΔZ_dc；

d.得到换相失败时直流系统呈现出的工频变化量阻抗ΔZ_dc后，在故障附 加电路中将直流系统等效一非线性阻抗，然后，利用传统的纯交流电网中工频 变化量方向保护分析方法进行工频变化量方向纵联保护动作特性分析。

上述方法中，步骤c所述计算换相失败时的直流系统工频变化量阻抗 ΔZ_dc的公式如下：