[发明专利]一种多馈入高压直流系统换相失败风险判别方法及系统

说明书

本发明涉及一种多馈入高压直流系统换相失败风险判别方法及系统，当交流系统发生不对称故障时，采集故障发生时刻的换流阀电压，并计算故障发生后设定时刻的换流母线电压正序、负序分量；根据所述换流母线电压正序、负序分量计算换流阀的关断角；根据所述关断角以及预先设定阈值判定高压直流系统是否换相失败。本发明可以为多直流馈入电网规划提供直流换相失败判定依据，该方法基于严格的模型算法推导，物理意义明确、简单、实用。

技术领域

本发明涉及电力系统规划领域，具体涉及一种多馈入高压直流系统换相失败风险判别方法及系统。

背景技术

高压直流输电技术在电力系统中已经得到广泛的应用，为远距离电力传输发挥了重要作用。多回高压直流馈入同一受端交流系统的情况不可避免。换相失败是威胁直流系统安全稳定运行的主要风险因素，特别是多回直流同时换相失败，将会导致受端地区大规模功率缺额，对系统安全造成巨大安全影响。对于送端地区，换相失败时产生的冗余功率涌动与转移，同样可能会造成系统失稳。在机电暂态仿真中，由于无法模拟直流系统换流阀的暂态过程，截至目前仍采用基于三相对称正序电压推导出的直流系统准稳态方程作为其仿真模型。基于准稳态方程无法准确模拟换相失败过程，也无法准确判断换相失败发生的条件，在实际仿真中只是根据经验将正序电压跌落幅度作为判据。在于电磁暂态仿真与系统实测的数据中发现，基于准稳态模型及正序电压跌落的经验判据与系统实际情况存在很大偏差。

发明内容

为解决上述现有技术中多直流馈入系统换相失败问题，本发明的目的是提供一种多馈入高压直流系统换相失败风险判别方法及系统，本发明考虑不对称故障情况下产生的负序电压分量，为多直流馈入电网规划提供直流换相失败判定依据。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种多馈入高压直流系统换相失败风险判别方法，其改进之处在于：

当交流系统发生不对称故障时，采集故障发生时刻的换流阀电压，并计算故障发生后设定时刻的换流母线电压正序、负序分量；

根据所述换流母线电压正序、负序分量计算换流阀的关断角；

根据所述关断角以及预先设定阈值判定高压直流系统是否换相失败。

进一步地：所述根据所述电压正序、负序分量计算换流阀的关断角，包括：

根据换流母线电压正序、负序分量计算换流阀的换相电压及超前正序电压的角度；

获取仿真计算得到的故障发生时刻的直流逆变侧触发角和直流电流；

根据所述直流逆变侧触发角、直流电流、换流阀的换相电压及超前正序电压的角度，计算故障发生后设定时刻换流阀的关断角。

进一步地：所述根据换流母线电压正序、负序分量计算换流阀的换相电压及超前正序电压的角度分别用下式表示：

式中：θ为超前正序电压的角度，为考虑正序与负序电压的换相角度，为正序换相电压的角度；E^f为换流阀的换相电压；为换流阀的换相电压E^f幅值的对应值。

进一步地：所述计算故障发生后设定时刻的换流母线电压正序、负序分量的相量分别用下式计算：

其中，为正序换相电压相量；为换流母线k的正序电压；为换流母线 k的负序电压；为考虑正序与负序的换相电压相量；为考虑正序与负序电压的换相角度，为正序换相电压的角度；为换相电压E^f幅值的对应值；U_k1为换流母线k的正序电压幅值，为换流母线k的正序电压相角；U_k2为换流母线k的负序电压幅值，为换流母线k的负序电压相角。