【技术实现步骤摘要】
特高压直流输电系统中换流单元的可靠性及灵敏度分析方法
本专利技术涉及特高压直流输电系统可靠性评估和灵敏度计算领域，具体涉及一种含换流阀水冷设备的特高压直流输电系统中换流单元的可靠性及灵敏度分析方法。
技术介绍
特高压直流输电相较于高压直流输电，具有输送容量大、输送距离长、输电效率高、调节灵活等优点。根据国家电网规划，将建成±800kV内蒙古锡林浩特——江苏泰州、±1100kV内蒙古呼伦贝尔——安徽皖南两回特高压直流输电工程。近年来，我国特高压直流输电工程应用取得重大突破。随着特高压直流输电技术的发展，特高压直流输电系统即UHVDC系统中换流单元的可靠性评估和灵敏度分析对整个电力系统的可靠性及其灵敏度影响很大。换流阀是整个UHVDC系统中换流单元的核心设备，换流阀运行时，阀体内通过大电流产生大量热量，致使换流阀温度急剧增加，进而发生故障，利用水冷设备对换流阀进行保护对提高UHVDC系统中换流单元的可靠性至关重要。因此，需要对含换流阀水冷设备的UHVDC系统中换流单元的可靠性及灵敏度进行分析研究。目前的UHVDC系统中换流单元可靠性及灵敏度分析方法中，常常利用F&am...
【技术保护点】
1.一种特高压直流输电系统中换流单元的可靠性及灵敏度分析方法，所述换流单元CU中包括：换流桥子系统CB、换流变子系统CT、控制保护子系统CP；所述换流桥子系统CB中包括：换流阀水冷系统CV&WC；所述换流阀水冷系统CV&WC包括：换流阀CV、内冷水系统IC和外冷水系统EC；其特征是，所述可靠性及灵敏度分析方法是按照如下步骤进行：步骤1：获得所述换流阀水冷系统CV&WC的七状态等值模型：采用状态空间法对换流阀CV的两状态等值模型、内冷水系统IC的两状态等值模型和外冷水系统EC的两状态等值模型进行组合与化简，获得所述换流阀水冷系统CV&WC的七状...
【技术特征摘要】
1.一种特高压直流输电系统中换流单元的可靠性及灵敏度分析方法，所述换流单元CU中包括：换流桥子系统CB、换流变子系统CT、控制保护子系统CP；所述换流桥子系统CB中包括：换流阀水冷系统CV&WC；所述换流阀水冷系统CV&WC包括：换流阀CV、内冷水系统IC和外冷水系统EC；其特征是，所述可靠性及灵敏度分析方法是按照如下步骤进行：步骤1：获得所述换流阀水冷系统CV&WC的七状态等值模型：采用状态空间法对换流阀CV的两状态等值模型、内冷水系统IC的两状态等值模型和外冷水系统EC的两状态等值模型进行组合与化简，获得所述换流阀水冷系统CV&WC的七状态等值模型；所述换流阀水冷系统CV&WC的七状态等值模型分别表示所述换流阀水冷系统CV&WC的七个状态，包括：第一个状态第二个状态第三个状态第四个状态第五个状态第六个状态和第七个状态所述第一个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC正常工作；所述第二个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中换流阀CV故障，内冷水系统IC受累停运，外冷水系统EC受累停运；所述第三个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中换流阀CV故障，内冷水系统IC故障，外冷水系统EC受累停运；所述第四个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中换流阀CV故障，内冷水系统IC故障，外冷水系统EC故障；所述第五个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中内冷水系统IC故障后一段时间，外冷水系统EC受累停运，换流阀CV仍正常工作；所述第六个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中外冷水系统EC故障后一段时间，内冷水系统IC和换流阀CV仍正常工作；所述第七个状态表示所述换流阀水冷系统CV&WC中外冷水系统EC故障后一段时间，内冷水系统IC故障，换流阀CV仍正常工作；步骤2：分析所述换流阀水冷系统CV&WC的可靠性及灵敏度：将所述换流阀水冷系统CV&WC的七状态等值模型化简为两状态等值模型，并分别记为正常工作状态和故障状态其中，所述正常工作状态包括：所述换流阀水冷系统CV&WC的第一个状态所述换流阀水冷系统CV&WC的第五个状态所述换流阀水冷系统CV&WC的第六个状态和所述换流阀水冷系统CV&WC的第七个状态所述故障状态包括：所述换流阀水冷系统CV&WC的第二个状态所述换流阀水冷系统CV&WC的第三个状态和所述换流阀水冷系统CV&WC的第四个状态根据所述换流阀水冷系统CV&WC的两状态等值模型，分别得到所述换流阀水冷系统CV&WC的等效故障率和等效修复率，以表征可靠性，以及所述换流阀水冷系统CV&WC的等值灵敏度；步骤3：分析所述换流桥子系统CB、换流变子系统CT、控制保护子系统CP的可靠性及所述换流桥子系统CB的灵敏度：采用状态空间法，分别对各子系统进行可靠性状态空间建模和化简，获得各子系统的六状态等值模型，并根据所述各子系统的六状态等值模型，分别得到各子系统的等效故障率和等效修复率，以表征可靠性，以及所述换流桥子系统CB的灵敏度；步骤4：分析所述换流单元CU的可靠性及灵敏度：采用状态空间法将所述各子系统的六状态等值模型进行组合与化简，获得所述换流单元CU的六状态等值模型，并根据所述换流单元CU的六状态等值模型，分别得到所述换流单元CU的等效故障率和等效修复率，以表征可靠性，以及所述换流单元CU的灵敏度。2.根据权利要求1所述的可靠性及灵敏度分析方法，其特征在于：所述步骤1是按如下步骤进行：步骤S1-1：从内冷水系统IC故障到换流阀CV故障的时间间隔tcv内，由式(1)获得换流阀CV内晶闸管的温度升高量ΔTcv：ΔTcv＝Pcv,dRcv(1)式(1)中，Pcv,d表示换流阀CV内晶闸管的通态损耗，并由式(3)获得；Rcv表示换流阀CV内晶闸管的总热阻；其中，所述换流阀CV内闸管的总热阻Rcv包括整流侧换流阀CV内晶闸管的总热阻Rcv,rec和逆变侧换流阀CV内晶闸管的总热阻Rcv,inv，并由式(2)获得：式(2)中，Ud,rec表示特高压直流输电系统6种运行方式下的整流侧电压；Ud,inv表示特高压直流输电系统6种运行方式下的逆变侧电压；Id表示特高压直流输电系统6种运行方式下流过线路的电流；Pcv,d＝Ucv,dIcv,d(3)式(3)中，Ucv,d表示在从内冷水系统IC故障到换流阀CV故障的时间间隔tcv内，换流阀CV内晶闸管的通态压降；Icv,d表示流过换流阀CV内晶闸管的通态电流；由式(4)获得换流阀CV内晶闸管的温度Tcv：Tcv＝Aet(4)式(4)中，t表示晶闸管温度的变化时间；A表示一待求常数，并由式(5)求得：式(5)中，Tcv,0表示换流阀CV内晶闸管正常运行时的结温；由式(6)得到从内冷水系统IC故障到换流阀CV故障的时间间隔tcv：步骤S1-2：从外冷水系统EC故障到内冷水系统IC故障的时间间隔tic内，由式(7)获得表示内冷水系统IC中冷却水吸收的热量Qic：Qic＝cmΔTic(7)式(7)中，c表示内冷水系统IC中冷却水的比热容；m表示从外冷水系统EC故障到内冷水系统IC故障的时间间隔tic内，内冷水系统IC中冷却水的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李生虎，张楠，尚昱锟，张浩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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