[发明专利]一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法

权利要求书

1.一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：将换流站等效为一个RLC串联支路，建立短路故障发生时直流电网的等效电路；

步骤(2)：利用EMTP方法求解所述等效电路，获得直流电网的短路电流；

所述步骤(2)的具体过程包括：

步骤(2.1)：对等效电路中各元件的伏安特性方程差分化，得到直流电网的离散化伴随模型；

步骤(2.2)：根据离散化伴随模型建立等效电路的节点电压方程；

在所述步骤(2.2)建立直流电网的节点电压方程中，将等效电路中各个支路都表示为诺顿等效支路后，建立含金属回线的真双极直流网络的伴随电路，列出伴随电路的节点电压方程，其矩阵形式如下：

GU＝I_hist

式中：节点电导矩阵G和节点注入电流I_hist已知，求解即可得直流节点电压U；

设网络中含虚拟换流站的换流站个数为n，G表示为：

其中，0_n为n维零矩阵；其余元素表示如下：

式中：和分别表示正极网络线路RL串联支路的等效电导矩阵和网络线路并联支路的等效导纳阵；代表换流站正极等效RLC支路的导纳矩阵；下标中m和n分别表示负极和金属回线的元素；G_g表示各换流站接地电阻支路导纳矩阵；

I_hist表示为：

和分别表示正极母线，金属回线母线和负极母线所连接的历史电流源； 当直流电网为伪双极时，以去掉相应支路的等效电导及其等效电流源的方式来对节点电压方程进行调整，调整后的导纳矩阵G′、节点电压U′和等效历史电流源I′_hist分别为：

U′＝[u_p(t) u_n(t)]^T

其中，u_p(t)与u_n(t)分别为正、负极母线的电压；

步骤(2.3)：循环求解节点电压方程，获得直流电网的短路电流。

2.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(1)建立短路故障发生时直流电网的等效电路的过程中，将等效电路中的节点分为实际换流站和虚拟换流站，其中，虚拟换流站是不连接换流站的线路汇合点。

3.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(1)建立短路故障发生时直流电网的等效电路的过程中，直流电网中的电缆线采用Π型等效电路表示。

4.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(1)建立短路故障发生时直流电网的等效电路的过程中，直流电网中的架空线等效为RL支路。

5.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(1)建立短路故障发生时直流电网的等效电路的过程中，故障点等效为一个含有电阻的虚拟换流站。

6.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(2.1)中，采用后退欧拉法对等效电路中各元件的伏安特性方程差分化。

7.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(2.2)中，当直流电网为伪双极且线路用RL串联支路表示时，将短路点作为参考节点，去掉等效电导矩阵和历史电流源中相应的元素，求得各节点的电压，各节点对短路点的电压即为对地电压。

8.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(2.3)中，节点电压方程的求解是一个循环过程，循环时间从0开始到程序给定的终止时间结束。

9.如权利要求8所述的一种多端柔性直流电网的短路电流快速计算方法，其特征在于，在所述步骤(2.3)的每一次循环中，首先计算得到节点注入电流；然后根据节点电压方程求得节点电压向量，并根据各个支路的电流方程求出这一时刻各支路的电流，以供下一次循环中计算支路的历史电流源时使用；若此次循环结束时的时间还没有到达系统给定的终止时间，则进入下一次循环求解；若已经到系统给定的终止时间，则节点电压方程求解结束。