分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法技术方案

本发明专利技术公开一种分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，属于直流输电技术领域，所述方法包括：计算分层接入结构下不同层换流器各风险因子的直接影响值和间接影响值，风险因子包括换相电压、谐波含量、直流电流、阀侧电流和触发脉冲；基于各风险因子的直接影响值和各风险因子的直接影响程度系数，计算本层直接换相失败风险值；基于各风险因子的间接影响值和各风险因子的间接影响程度系数，计算层间交互影响的间接换相失败风险值；基于本层直接换相失败风险值和层间交互影响的间接换相失败风险值，确定换相失败风险综合值。可准确判断、定量评估多因素综合影响的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险。层接入特高压直流输电系统换相失败风险。层接入特高压直流输电系统换相失败风险。

【技术实现步骤摘要】
分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法


[0001]本专利技术涉及直流输电
，具体涉及一种分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法。

技术介绍

[0002]由于特高压直流输电系统容量巨大，直接馈入交流系统，一旦故障对系统稳定性影响较大。为此，提出了特高压直流分层接入方式，即受端换流器分别接入500kV和1000kV两级交流系统或者分别接入两个500kV电气落点，以实现馈入交流系统容量等效降低。与传统直流单馈入方式相比，分层接入方式能增大系统多馈入短路比，提高交流系统电压支撑能力，同时引导功率在两级电网或同一电压等级电网两点间合理分布。目前，分层接入特高压直流输电已投运多条，如
±
1100kV昌吉
‑
古泉、
±
800kV锡盟
‑
泰州、
±
800kV上海庙
‑
山东特高压直流输电系统等。由于换流器采用的晶闸管不具备自我关断能力，逆变侧交流系统故障极易诱发换相失败，引起直流电流激增、系统传输功率降低，严重时导致直流闭锁，危害交直流混联电网的电能可靠供应。因此，直流系统的安全性评估主要考虑直流系统换相失败导致直流闭锁的发生概率。
[0003]相关技术中，申请公布号为CN109327037A的中国专利技术申请公开了一种分层接入直流换相失败预防控制整定方法及装置，包括：构建机电
‑
电磁混合仿真算例，所述算例包括获取的特高压直流分层接入的机电侧数据和搭建的特高压直流分层接入的电磁侧模型；设置故障，找到引发非故障层面换流阀发生换相失败的故障形式；分析换相失败预防控制逻辑中影响关断角的因素，选择适用于分层接入系统的换相失败预防控制的参数；根据所述换相失败预防控制的参数形成换相失败预防控制策略。通过考虑分层直流的详细结构，克服了传统机电模型仿真方法不能准确模拟换相失败过程的缺陷。
[0004]但该方案考虑电压变化的控制器参数如何计算、如何优化，其目的是在仅考虑换流母线电压突变影响下如何通过整定较好的控制参数来预防分层直流出现换相失败现象。
[0005]王艺璇等研究者文章“特高压直流分层接入系统换相失败预防控制参数优化”中，提到的分层间存在相互影响，事实上，这种影响是客观存在的，而且影响体现在多种因素上，但该文章是通过分别计算每个层的关断角定值取大，作为控制器参数可有效预防换相失败，指出层间影响关键参量是电压变化，并未计及多种变量，进行综合考量。
[0006]对于分层接入特高压直流输电系统而言，现有的换相失败风险评估方式主要有两方面缺陷：(1)换相失败评估多基于单一变量或少数变量。目前常规换相失败判定方法，假设直流电流不变，检测交流系统电压有效值，通过计算逆变器关断角，当计算得到的关断角小于换相所需的最小关断角时，认为逆变器发生换相失败。事实上引发换相失败的因素有很多，包括换相电压、谐波、直流电流、阀侧电流、触发脉冲等多种因素。往往一种故障的发生会出现多种引起换相失败的风险因素，并且各个因素之间有着相互耦合的关系。各个因素之间又根据故障程度的不同产生不同程度的换相失败风险。利用单一变量来考虑某一故障是否会引发换相失败并不全面。(2)换相失败评估多针对单馈入直流工程特点开展，而忽
略分层接入结构特点引来的层间交互影响。由于分层接入系统受端拓扑结构较传统直流输电结构更为复杂，交直流侧、高低端换流器以及两级交流系统间均存在电气耦合关系。
[0007]为准确判断、定量评估多因素综合影响的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险，亟待一种综合考虑多因素影响和分层接入结构特点的换相失败风险评估方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于如何准确判断、定量评估多因素综合影响的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险。
[0009]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0010]本专利技术提出了一种分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，所述方法包括：
[0011]计算分层接入结构下不同层换流器各风险因子的直接影响值和间接影响值，所述风险因子包括换相电压、谐波含量、直流电流、阀侧电流和触发脉冲；
[0012]基于各所述风险因子的直接影响值和各所述风险因子的直接影响程度系数，计算本层直接换相失败风险值；
[0013]基于各所述风险因子的间接影响值和各所述风险因子的间接影响程度系数，计算层间交互影响的间接换相失败风险值；
[0014]基于所述本层直接换相失败风险值和所述层间交互影响的间接换相失败风险值，确定换相失败风险综合值。
[0015]本专利技术综合考虑多种因素影响，并兼顾分层接入结构特点下层间交互影响，对可能风险因素进行定量提取，从而较为精准判别换相失败，拥有更高的分析及计算精度，从而较为精准的判别换相失败。
[0016]进一步地，所述换相电压的直接影响值和间接影响值的计算公式为：
[0017][0018][0019]式中：P
U(D)
为换相电压的直接影响值，P
U(I)
为换相电压的间接影响值，ΔU
(D)
为本层换流器的换相电压，U
(I)
为其他层换流器的换相电压，ΔU
(D)
和ΔU
(I)
分别为本层和其他层换相电压跌落幅度。
[0020]进一步地，所述谐波含量的直接影响值和间接影响值的计算公式为：
[0021][0022][0023]式中：P
H(D)
为谐波含量的直接影响值，P
H(I)
为谐波含量的间接影响值，U
n(D)
和U
n(I)
分别为本层和其他层换相电压的n次谐波电压，U
1N(D)
和U
1N(I)
分别为本层和其他层换相电压基波额定值。
[0024]进一步地，所述直流电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：
[0025][0026][0027]式中：为直流电流的直接影响值，为直流电流的间接影响值，I
dcN
为直流电流额定值，I
dc1(D)
和I
dc2(D)
分别为本层正极直流电流和负极直流电流，I
dc1(I)
和I
dc2(I)
分别为其他层正极直流电流和负极直流电流。
[0028]进一步地，所述阀侧电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：
[0029][0030][0031]式中：为阀侧电流直接影响值，为阀侧电流的间接影响值，I
v1Y(D)
、I
v1D(D)
、I
v2Y(D)
、I
v2D(D)
分别为直接层中正极YY换流变压器阀侧电流、正极YD换流变压器侧电流、负极YY换流变压器阀侧电流、负极YD换流变压器阀侧电流，I
v1Y(I)
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，其特征在于，所述方法包括：计算分层接入结构下不同层换流器各风险因子的直接影响值和间接影响值，所述风险因子包括换相电压、谐波含量、直流电流、阀侧电流和触发脉冲；基于各所述风险因子的直接影响值和各所述风险因子的直接影响程度系数，计算本层直接换相失败风险值；基于各所述风险因子的间接影响值和各所述风险因子的间接影响程度系数，计算层间交互影响的间接换相失败风险值；基于所述本层直接换相失败风险值和所述层间交互影响的间接换相失败风险值，确定换相失败风险综合值。2.如权利要求1所述的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，其特征在于，所述换相电压的直接影响值和间接影响值的计算公式为：特征在于，所述换相电压的直接影响值和间接影响值的计算公式为：式中：P
U(D)
为换相电压的直接影响值，P
U(I)
为换相电压的间接影响值，ΔU
(D)
为本层换流器的换相电压，U
(I)
为其他层换流器的换相电压，ΔU
(D)
和ΔU
(I)
分别为本层和其他层换相电压跌落幅度。3.如权利要求1所述的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，其特征在于，所述谐波含量的直接影响值和间接影响值的计算公式为：特征在于，所述谐波含量的直接影响值和间接影响值的计算公式为：式中：P
H(D)
为谐波含量的直接影响值，P
H(I)
为谐波含量的间接影响值，U
n(D)
和U
n(I)
分别为本层和其他层换相电压的n次谐波电压，U
1N(D)
和U
1N(I)
分别为本层和其他层换相电压基波额定值。4.如权利要求1所述的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，其特征在于，所述直流电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：特征在于，所述直流电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：
式中：为直流电流的直接影响值，为直流电流的间接影响值，I
dcN
为直流电流额定值，I
dc1(D)
和I
dc2(D)
分别为本层正极直流电流和负极直流电流，I
dc1(I)
和I
dc2(I)
分别为其他层正极直流电流和负极直流电流。5.如权利要求1所述的分层接入特高压直流输电系统换相失败风险综合评估方法，其特征在于，所述阀侧电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：特征在于，所述阀侧电流的直接影响值和间接影响值的计算公式为：式中：为阀侧电流直接影响值，为阀侧电流的间接影响值，I
v1Y(D)
、I
v1D(D)
、I
v2Y(D)
、I
v2D(D)
分别为直接层中正极YY换流变压器阀侧电流、正极YD换流变压器侧电流、负极YY换流变压器阀侧电流、负极YD换流变压器阀侧电流，I
v1Y(I)
、I
v1D(I)
、I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞斌，王同文，章昊，汤伟，汪伟，邵庆祝，于洋，张骏，谢民，丁津津，孙辉，翁凌，彭勃，张峰，汪勋婷，刘之奎，张军，许旵鹏，于和林，刘孝辉，周奕帆，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院国网安徽省电力有限公司超高压分公司南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：