一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法技术方案

本发明专利技术公开了一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法，包括：(1)建立仿真模型；(2)确定参数取值空间；(3)选取参数值；(4)判断是否发生换相失败；(5)对参数取值空间的全部点进行仿真；(6)形成换相可行域；本发明专利技术在对于换相失败的机理分析的基础上，结合可行域思想，通过计算机仿真建立起故障前参数与故障后参数之间的映射关系，由此得到故障前参数空间的换相可行域，以此可以对于一定工况下的HVDC系统在故障条件下是否发生换相失败做出判断；此方法可以克服现有HVDC系统换相失败防御策略的换流母线压降判据不够精确的缺点，避免了由误判或者漏判带来的换相失败防御策略误动或者拒动所造成的直流输送功率波动等不良后果，对大容量长距离交直流互联电网的安全稳定运行具有一定实用价值。

A feasible region description method for commutation process of HVDC system

【技术实现步骤摘要】
一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法
本专利技术涉及一种HVDC系统换相过程的描述方法，具体涉及一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法。
技术介绍
由于特殊的地理环境条件和区域发展特性，我国的东西部在能源生产消费方面出现了很大程度的不均衡。经过多年发展，目前在全国范围内已建成数十个高电压、远距离、大容量的西电东送大通道其中，凭借在区域互联，远距离输电方面的技术优势，高压直流输电(HVDC)成为了西电东送工程中的重要一环，产生了巨大的社会效益和经济效益。但HVDC也有其自身特有的缺陷，换相失败便是HVDC系统运行中最常见的故障之一。换相失败将导致直流电流过大、直流输电输送功率减少、换流变压器直流偏磁、换流阀寿命缩短，以及逆变侧弱交流系统电压不稳定等不良后果。如果控制不当，还会引发后续的换相失败，最终导致直流传输功率中断，产生互联电网的稳定性问题。因此，采取相应的防御控制策略，对减少换相失败的发生几率，保证HVDC系统安全稳定运行具有非常重要的意义。当前运行的HVDC系统采用的换相失败抑制策略主要是检测到交流系统发生故障后采取提前发出触发脉冲，控制直流电流等方式对于HVDC系统进行控制。其启动判据是通过电压互感器采集换流站母线三相电压，对其进行处理后与启动门槛值进行比较来判断是否对系统进行控制。换言之，是将HVDC系统逆变侧交流故障引起的换流母线电压降作为判断换相失败是否发生的依据。但从换相失败的原理上分析，系统处于不同运行状态或者遭遇到不同交流故障时，能够引起换相失败的故障压降是不同的，因此这并不是一个绝对的判据，无法精确预判换相失败是否会发生，有可能出现误判或者漏判，从而造成换相失败防御策略的误动或者拒动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：基于换相失败的原理分析，提供一种在故障前参数空间中的HVDC系统换相过程的可行域描述方法，应用该方法可以较为准确地预判HVDC系统在交流故障发生时是否会发生换相失败，克服由于换流母线压降判据不够精确而可能造成的换相失败预防控制策略误动或者拒动，对于减少HVDC系统输送功率波动，维持HVDC系统稳定运行，提升交直流互联电网的安全性具有一定价值。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案具体为：(1)建立仿真模型根据所研究的HVDC系统及其相关整流侧与逆变侧交流系统建立符合精度要求的仿真模型；(2)确定参数取值空间确定要研究的交流故障参数以及故障前HVDC系统运行参数的取值空间；(3)选取参数值在步骤(2)所确定的参数取值空间中选取一组参数值；(4)判断是否发生换相失败按照步骤(3)选取的参数值对模型进行设置，开始仿真，对于整个故障过程中逆变侧系统的关断角γ进行观测，并判断其是否出现满足如下换相失败机理判据的情况：γ＜γmin如果出现上述情况，证明该故障过程中发生了换相失败，那么此运行点便不在所研究HVDC系统的换相可行域中；如未出现，则运行点位于换相可行域之中；(5)对参数取值空间的全部点进行仿真如果未完成对于全部参数取值空间的研究，那么返回步骤(3)，在参数取值空间中按照一定规则重新选取故障参数以及运行参数，并继续进行步骤(4)中的仿真判断，依此循环；(6)形成换相可行域如果完成了对于全部运行点的仿真，便可以得到在故障条件下能够成功换相的全部运行点的集合，此集合就是所研究的HVDC系统完整的换相可行域。有益效果本专利技术在对于换相失败的机理分析的基础上，结合可行域思想，通过计算机仿真建立起故障前参数与故障后参数之间的映射关系，由此得到故障前参数空间的换相可行域，以此可以对于一定工况下的HVDC系统在故障条件下是否发生换相失败做出判断。此方法可以克服现有HVDC系统换相失败防御策略的换流母线压降判据不够精确的缺点，避免了由误判或者漏判带来的换相失败防御策略误动或者拒动所造成的直流输送功率波动等不良后果，对大容量长距离交直流互联电网的安全稳定运行具有一定实用价值。附图说明图1是HVDC系统控制参数空间Id-γ上的换相可行域示意图。图2是本专利技术一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本作出详细说明：如图1所示，本专利技术提供一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法，定义于HVDC系统交流故障前参数空间，通过计算机仿真在故障前参数与故障过程中暂态参数之间建立起映射关系，通过换相失败的机理判据对于故障过程中HVDC系统是否发生换相失败进行判断，以此得出故障前参数空间中在故障发生时能够成功换相的运行点集合，将其称之为换相可行域，可将其作为一种预判故障出现时换相失败是否会发生的依据。其理论表达式如下Ω＝{B|f(g(B))-γmin≥0}上式中，Ω代表换相可行域；B代表一组故障前参数取值(由故障参数和运行参数构成)；γmin代表晶闸管的固有极限关断角；函数g代表仿真软件建立的故障前参数与故障后参数之间的映射关系；函数f代表实际关断角与其他暂态参数之间的函数关系，可表示为式中：γ代表关断角；β代表逆变角，与触发角α存在关系β＝180o-α；Id代表直流电流；E代表换流母线交流电压有效值；Xc代表换相电抗；θ代表换流母线线电压过零点偏移的电角度。如图2所示，基于以上定义，换相可行域的仿真构建方法包括以下步骤：101，(1)建立仿真模型根据所研究的HVDC系统及其相关整流侧与逆变侧交流系统建立符合精度要求的仿真模型。102，(2)确定参数取值空间确定要研究的交流故障参数(故障类型，故障位置，故障发生时间，故障持续时间，过渡电阻等)以及故障前HVDC系统运行参数(直流电流，关断角等)的取值空间。103，(3)选取参数值在步骤(2)所确定的参数取值空间中选取一组参数值。104，(4)判断是否发生换相失败按照步骤(3)选取的参数值对模型进行设置，开始仿真，对于整个故障过程中逆变侧系统的关断角γ进行观测，并判断其是否出现满足如下换相失败机理判据的情况：γ＜γmin如果出现上述情况，证明该故障过程中发生了换相失败，那么此运行点便不在所研究HVDC系统的换相可行域中。如未出现，则运行点位于换相可行域之中。105，(5)对参数取值空间的全部点进行仿真如果未完成对于全部参数取值空间的研究，那么返回步骤(3)，在参数取值空间中按照一定规则重新选取故障参数以及运行参数，并继续进行步骤(4)中的仿真判断，依此循环。106，(6)形成换相可行域如果完成了对于全部运行点的仿真，便可以得到在故障条件下能够成功换相的全部运行点的集合，此集合就是所研究的HVDC系统完整的换相可行域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立仿真模型根据所研究的HVDC系统及其相关整流侧与逆变侧交流系统建立符合精度要求的仿真模型；(2)确定参数取值空间确定要研究的交流故障参数以及故障前HVDC系统运行参数的取值空间；(3)选取参数值在步骤(2)所确定的参数取值空间中选取一组参数值(4)判断是否发生换相失败按照步骤(3)选取的参数值对模型进行设置，开始仿真，对于整个故障过程中逆变侧系统的关断角γ进行观测，并判断其是否出现满足如下换相失败机理判据的情况：γ＜γmin如果出现上述情况，证明该故障过程中发生了换相失败，那么此运行点便不在所研究HVDC系统的换相可行域中；如未出现，则运行点位于换相可行域之中；(5)对参数取值空间的全部点进行仿真如果未完成对于全部参数取值空间的研究，那么返回步骤(3)，在参数取值空间中按照一定规则重新选取故障参数以及运行参数，并继续进行步骤(4)中的仿真判断，依此循环；(6)形成换相可行域如果完成了对于全部运行点的仿真，便可以得到在故障条件下能够成功换相的全部运行点的集合，此集合就是所研究的HVDC系统完整的换相可行域。

【技术特征摘要】
1.一种HVDC系统换相过程的可行域描述方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立仿真模型根据所研究的HVDC系统及其相关整流侧与逆变侧交流系统建立符合精度要求的仿真模型；(2)确定参数取值空间确定要研究的交流故障参数以及故障前HVDC系统运行参数的取值空间；(3)选取参数值在步骤(2)所确定的参数取值空间中选取一组参数值(4)判断是否发生换相失败按照步骤(3)选取的参数值对模型进行设置，开始仿真，对于整个故障过程中逆变侧系统的关断角γ进行观测，并判断其是否出现满足如下换相失败机理判据的情况：γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾沅，李岩，秦超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12