[发明专利]一种交直流混联系统不对称故障分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种将交流系统故障模型和适用于不对称运行状况的直流系统模型联立求解的交直流混联系统不对称故障分析方法。

背景技术

直流输电具有输送容量大、输送距离远、高度可控、运行灵活等技术优势，且不存在因输送距离出现的稳定性制约问题，在长距离大容量输电和区域系统互联等方面有其优越性。随着国家智能电网建设的大力推进，包括向家坝－上海±800千伏特高压直流输电示范工程在内的多项直流输电工程已经投入运行，包括溪洛渡—浙西±800千伏特高压直流输电工程在内的多项工程也在紧锣密鼓的建设中，我国即将进入交直流混联输电的新格局。

电力系统故障分析为继电保护装置的整定提供理论依据。传统的交流系统故障分析方法已经较为成熟，其主要有两种分析方法，即基于序分量法的故障分析方法和基于相分量法的故障分析方法，但是这两种方法未考虑直流系统接入的影响或仅对直流系统做简化等值。交流系统出现故障时，直流系统换流装置引起的波形畸变及快速暂态过程对交流故障特征的影响不能忽视。交直流混联系统在故障时会产生许多新的电气特性，可以为继电保护装置的整定提供新的判据。因此，本发明提出的交直流混联系统故障分析方法，对于研究交直流混联系统各种故障的新电气特性，具有重要意义。

在有直流接入时，传统的分析方法通常将整流侧等值作为负荷，而将逆变侧等值作为电源，出现故障时根据电压跌落情况人为的认定是否换相失败及直流闭锁。这种等值模型不能反映直流系统的真实响应特性，由此分析得到的电气特性并不准确，可能会给继电保护装置的整定值设定带来较大误差。交直流混联系统故障分析方法的提出，首先要对直流系统不对称运行状况进行精确建模，包括对直流系统的换流器建模，对直流控制系统和直流线路的故障特性建模；其次，在传统交流系统故障模型的基础上，提出一种求解方法，将交流系统故障模型与直流系统模型联立求解，得到最终的分析结果。

需要说明的是，本发明提出的分析方法，是对交直流混联系统故障下的稳态运行状况进行分析，故障下的暂态过程包含衰减直流分量和大量高频分量，这一过程持续时间很短，且不同厂商提供的控制策略对应的暂态过程均不相同，因此，暂态过程不在本申请的分析范围之内。其次，虽然可以通过在电磁暂态仿真软件中搭建交直流混联系统，模拟各种故障来精确分析，但是对于大型混联系统来说，仿真耗时漫长，且无法做到定性分析。

发明内容

本发明首先采用序分量法及阻抗模拟法对传统交流系统故障进行建模，然后采用可以模拟不对称运行状况的改进开关函数模型对换流器进行建模，并建立了简化的控制系统模型和直流线路模型，最后采用弦截法将交直流系统故障模型联立求解。采用本发明对交直流混联系统进行不对称故障分析，具有计算效率高、分析结果精度好的优点，同时该系统还适用于大规模混联电网的分析。

本发明的技术方案是，一种交直流混联系统不对称故障分析方法，包括以下步骤：

步骤1：采用序分量法和阻抗模拟法对交流系统故障建模。根据交流网络支路的阻抗信息，采用序分量法对非故障部分建立三序节点导纳阵，并进行戴维南等值，采用阻抗模拟法模拟故障部分的等值序阻抗，形成交流系统故障的等值阻抗模型。直流系统等值为正负序阻抗，作为故障模型的未知变量，修正等值阻抗模型；换流母线的三相电压作为故障模型的输出。将交流系统故障模型表示成函数的形式，即：

(U_{a_re},U_{a_im},U_{b_re},U_{b_im},U_{c_re},U_{c_im})＝g(Z_{1_re},Z_{1_im},Z_{2_re},Z_{2_im})    (1)

其中，Z_{1_re},Z_{1_im},Z_{2_re},Z_{2_im}分别为直流系统等值正序阻抗的实部和虚部、等值负序阻抗的实部和虚部；U_{a_re},U_{a_im},U_{b_re},U_{b_im},U_{c_re},U_{c_im}为换流母线ABC相电压的实部和虚部。