一种评估多回直流同时换相失败风险的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种评估多回直流同时换相失败风险的方法和系统，所述方法和系统通过计算交直流系统电压耦合作用因子和简化临界交直流系统电压耦合作用因子，并比较所述交直流系统电压耦合作用因子和简化临界交直流电压耦合作用因子，依据比较结果判断所述直流系统每个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险，所述方法和系统评估方法原理清晰，针对同一个直流系统逆变侧对于同一个受端系统的不同交流母线，具有相同的简化临界交直流系统电压耦合作用因子，因此显著减少了计算量，而且计算快捷简便，对于指导大电网的规划和维护大电网的安全稳定运行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种评估多回直流同时换相失败风险的方法和系统
本专利技术涉及电力系规划和运行领域,并且更具体地，涉及一种评估多回直流同时换相失败风险的方法和系统。
技术介绍
随着直流输电技术的发展和特高压交直流技术的广泛应用，我国多个地区出现了多回直流输电系统近距离落点于同一交流系统的情形，即多馈入直流输电系统。在增加系统运行方式的灵活性和扩大系统输送容量的同时，多馈入直流输电也增加了系统结构的复杂性。并且由于直流逆变站间电气耦合紧密，交直流系统间的交互作用变得更加复杂。受端系统交流故障可能导致多回直流同时发生换相失败，当交流故障严重时可能导致多回直流功率传输的中断，从而给整个交直流系统的安全稳定运行带来巨大挑战。目前评估受端系统交流故障导致多回直流系统发生换相失败风险的常规方法是借助机电暂态仿真程序进行故障扫描计算，该方法计算量大，并且耗时长。针对该问题，作者提出了交直流系统电压耦合作用因子的概念(专利申请号：201710059035.6)，并提供了一种基于交直流系统电压耦合作用因子和临界交直流系统电压耦合作用因子评估直流系统换相失败风险的快速方法(专利申请号：201710058622.3)，该方法不需要对电力系统进行全网故障监测，极大地减少了计算工作量进而能够快速评估直流逆变侧换流母线是否存在换相失败风险。但当多馈入直流系统接入的受端交流电网规模较大时，求解临界交直流系统电压耦合作用因子仍然存在计算量大的问题。因此，需要一种技术，以便在交直流系统的受端系统交流故障导致直流系统发生换相失败的风险时，能通过较小的计算量，快速评估直流系统是否换相失败。
技术实现思路
为了解决现有技术中评估交直流系统中评估受端系统交流故障导致直流系统换相失败风险的方法计算量大，耗时长的技术问题，本专利技术提供一种评估多回直流同时换相失败风险的方法，所述方法包括：根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij；根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子SCADVCFi；比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险。进一步地，根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij包括：根据拟研究的交直流系统中直流系统m个逆变侧换流母线和受端系统n个交流母线建立(m+n)阶阻抗矩阵Zeq；根据所述阻抗矩阵Zeq中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij,以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算直流系统逆变侧换流母线i与受端系统第j个交流母线之间的交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij,其公式为：式中,1≤i≤m,1≤j≤n。进一步地，所述根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子的公式为：SCADVCFi＝1-XKi％*Idi*/(cos7°+cosαi)式中，Idi*＝Idi/IdiN,其中，Idi和IdiN分别为受端系统交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流和额定运行电流。进一步地，所述比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险包括：当ADVCFij≥SCADVCFi时，确定受端系统第j个交流母线发生三相金属性短路故障后直流系统第i个逆变侧存在换相失败的风险；当ADVCFij<SCADVCFi时，确定受端系统第j个交流母线发生三相金属性短路故障后直流系统第i个逆变侧不存在换相失败的风险。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种评估多回直流同时换相失败风险的系统，所述系统包括：第一因子计算模块，其用于根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij；第二因子计算模块，其用于根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子SCADVCFi；风险判断模块，其用于比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险。进一步地，第一因子计算模块包括：阻抗矩阵单元，其用于根据拟研究的交直流系统中直流系统m个逆变侧换流母线和受端系统n个交流母线建立(m+n)阶阻抗矩阵Zeq；第一因子计算单元，其用于根据所述阻抗矩阵Zeq中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij,以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算直流系统逆变侧换流母线i与受端系统第j个交流母线之间的交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij,其公式为：式中,1≤i≤m,1≤j≤n。进一步地，所述第二因子计算单元包括：SCADVCFi＝1-XKi％*Idi*/(cos7°+cosαi)式中，Idi*＝Idi/IdiN,其中，Idi和IdiN分别为受端系统交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流和额定运行电流。进一步地，所述风险判断模块包括：第一判断单元，其用于当ADVCFij≥SCADVCFi时，确定受端系统第j个交流母线发生三相金属性短路故障后直流系统第i个逆变侧存在换相失败的风险；第二判断单元，其用于当ADVCFij<SCADVCFi时，确定受端系统第j个交流母线发生三相金属性短路故障后直流系统第i个逆变侧不存在换相失败的风险。本专利技术技术方案提供的评估多回直流同时换相失败风险的方法和系统根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij，并根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子SCADVCFi，然后比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估多回直流同时换相失败风险的方法，其特征在于，所述方法包括：根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij；根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子SCADVCFi；比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险。

【技术特征摘要】
1.一种评估多回直流同时换相失败风险的方法，其特征在于，所述方法包括：根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij；根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子SCADVCFi；比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据交直流系统中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij包括：根据拟研究的交直流系统中直流系统m个逆变侧换流母线和受端系统n个交流母线建立(m+n)阶阻抗矩阵Zeq；根据所述阻抗矩阵Zeq中直流系统第i个逆变侧换流母线与受端系统第j个交流母线的互阻抗Zij,以及受端系统第j个交流母线的自阻抗Zjj计算直流系统逆变侧换流母线i与受端系统第j个交流母线之间的交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij,其公式为：式中,1≤i≤m,1≤j≤n。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据受端系统第j个交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流标幺值Idi*，直流系统第i个逆变侧换流变压器的短路电抗百分比XKi％以及直流系统第i个逆变侧的滞后触发角αi计算简化临界交直流系统电压耦合作用因子的公式为：SCADVCFi＝1-XKi％*Idi*/(cos7°+cosαi)式中，Idi*＝Idi/IdiN,其中，Idi和IdiN分别为受端系统交流母线发生故障之前的直流系统第i个逆变侧换流母线的运行电流和额定运行电流。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较所述交直流系统电压耦合作用因子ADVCFij和简化临界交直流电压耦合作用因子SCADVCFi，并依据比较结果判断所述直流系统第i个逆变侧换流母线是否存在同时换相失败的风险包括：当ADVCFij≥SCADVCFi时，确定受端系统第j个交流母线发生三相金属性短路故...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵瑶，周勤勇，汤涌，孙玉娇，张一驰，云雷，王旭，窦飞，祁万春，刘柏良，李辰，黄阮明，黄一超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网江苏省电力有限公司，国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，国网上海市电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11