[发明专利]一种特高压直流换相失败加速保护策略的确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种特高压直流换相失败加速保护策略的确定方法及系统，包括：确定交直流混联电网的运行方式，并设置当前的直流换相次数为第一预设次数阈值；当所述交直流混联电网在连续发生换相失败次数为当前的直流换相次数并且在最后一次换相失败后未发生闭锁时，对所述交直流混联电网的稳定性进行校核，以获取第一校核结果；所述第一校核结果指示电网不稳定时，当所述交直流混联电网在连续发生换相失败次数为当前的直流换相次数并且在最后一次换相失败后发生闭锁时，第二校核结果；当前的第二校核结果指示电网稳定时，确定当前的直流功率对应的保护策略。本发明的方法简单易行，在直流换相失败计算中能够明显提高计算效率，节省人力物力等成本。

技术领域

本发明涉及大型交直流混联电网安全稳定运行领域，并且更具体地， 涉及一种特高压直流换相失败加速保护策略的确定方法及系统。

背景技术

高压直流输电(High Voltage Direct Current transmission,HVDC) 相比传统交流输电具有占用线路走廊少、输电距离不受静稳约束等优点。 为优化我国能源资源配置、满足东部地区的经济增长需求，大容量特高压 直流输电工程陆续投运。截至2018年12月底，我国已在运特高压(±800kV 及以上)直流输电工程9个，超高压(±800kV以下)长距离直流输电工 程9个。此外，2019年初将完成±1100kV昌吉-古泉、±800kV上海庙-山 东特高压直流输电工程的系统调试，届时累计投运的特高压直流输电工程 将达到11个，特高压直流工程与传统交流电网的互联形成了我国大规模交 直流混联输电格局。

目前的高压直流输电技术以基于晶闸管的线电压换相换流器为基础， 在受端逆变侧具有天然的换相失败问题。对于大规模直流异步互联系统而 言，送、受端系统的交互影响因大规模直流动态响应特性的“传导”作用 愈发显著。直流多次连续换相失败过程中产生的大规模瞬时功率冲击会导 致送、受端电网发生过电压、暂态功角失稳等问题，严重影响大型交直流 混联电网的安全稳定运行。特别是同送、受端的多回直流同时换相失败期间，大功率传输瞬时中断所产生的盈余功率会转移到交流系统，很可能对 交流系统的薄弱断面造成极大能量冲击，诱发一系列的安全稳定问题，甚 至导致大停电事故的发生。这已经成为当前我国大型交直流混联输电格局 下无法回避且亟需关注的问题。

随着直流连续换相失败次数增大，直流系统发生换相失败对送、受端 交流电网的功率冲击将越来越大，导致电网运行方式安排愈加困难。当前 电网“强直弱交”格局下，为了保证我国大型交直流混联电网的安全稳定 运行，必须针对每条直流进行换相失败加速保护的校核计算，确定每条直 流最大可耐受换相失败次数，并配置相应的保护策略。

在大型交直流混联电网安全稳定运行的仿真计算过程中，换相失败加 速保护策略主要指直流在某一功率水平P₀下，承受i次连续换相失败，第 i+1次闭锁直流后，送、受端交直流混联电网均能够保持安全稳定运行。 保障大型交直流混联电网安全稳定运行的直流换相失败的保护策略的校核 过程如果图1所示。

直流发生连续2次换相失败后的双极功率变化如图2(a)所示；直流发 生连续2次换相失败后第3次发生闭锁时的双极功率变化如图2(b)所示。 以直流发生连续2次换相失败(以下简称“换相失败2次”)和连续2次 换相失败第3次闭锁直流(以下简称“换相失败2+1”)为例，其过程如 下：故障I(连续2次换相失败),故障时间1s开始发生第一次换相失败，1.2s时发生第二次换相失败；故障II(连续2次换相失败第3次闭锁直流)， 故障时间1s开始发生第一次换相失败，1.2s时发生第二次换相失败，1.4s 发生第三次换相失败，1.43s直流闭锁，1.63s切除全部滤波器，1.73s切 除全部配套电源。

为了对同一直流功率水平下不同直流换相失败次数对系统稳定造成的 影响进行对比，图3(a)和图3(b)分别给出了直流分别发生2次及3次连续 换相失败后直流单极功率变化曲线。其中，虚线包围的面积即可表示直流 系统换相失败期间对交流系统造成的有功功率冲击的大小。显然，在同一 功率水平下，与发生i次连续换相失败相比，直流发生i+1次连续换相失 败对系统造成的有功功率冲击要大。