阅读说明：本技术 一种多回直流同时换相失败的判断方法及系统 (The judgment method and system of a kind of multiple-circuit line commutation failure simultaneously ) 是由 邵瑶 汤涌 周勤勇 何剑 于 2018-05-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种多回直流同时换相失败的判断方法及系统,包括：计算至少两个落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗,及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗；根据所述落点于同一交流系统的直流输电系统逆变侧换流母线之间的互阻抗,及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗计算多馈入交互作用因子；根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败。本发明提供的技术方案,根据给出的通用临界多馈入交互作用因子,即可判断是否会发生多回直流同时换相失败,大大简化了计算分析过程,缩短了耗时,使用更加方便。(The present invention provides the judgment methods and system of a kind of multiple-circuit line while commutation failure, comprising: calculates the self-impedance of mutual impedance and direct current system inverter side change of current bus of at least two drop points between the direct current system inverter side change of current bus of same AC system；More feed-in interaction factors are calculated according to the self-impedance of mutual impedance and direct current system inverter side change of current bus of the drop point between the DC transmission system inverter side change of current bus of same AC system；According to more feed-in interaction factors and pre-set general critical more feed-in interaction factors judge multiple-circuit line system whether can simultaneously commutation failure.Technical solution provided by the invention can determine whether that multiple-circuit line commutation failure simultaneously can occur, enormously simplify process of calculation analysis, shorten time-consuming according to the general critical more feed-in interaction factors provided, more convenient to use.)

一种多回直流同时换相失败的判断方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统运行和规划领域，具体涉及一种多回直流同时换相失败的判断方法及系统。

背景技术

随着直流输电技术的发展，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。在多馈入直流输电系统中，由于直流逆变站间电气耦合紧密，某一回直流逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，可能会导致多回直流同时换相失败，严重时会导致多回直流传输功率的中断，这给整个交直流系统的安全稳定运行带来巨大挑战。目前判断某一回直流逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障是否会导致多回直流系统同时换相失败的常规方法是采取机电暂态仿真程序进行故障扫描，该方法计算量大，耗时长。

发明内容

本发明提供的一种多回直流同时换相失败的判断方法，包括：

计算至少两个落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗；

根据所述落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗计算多馈入交互作用因子；

根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败。

所述多馈入交互作用因子按下式计算：

其中：MIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的多馈入交互作用因子；Z_eqji是节点等值阻抗矩阵中直流系统j逆变侧换流母线与直流系统i逆变侧换流母线的互阻抗；Z_eqii是节点等值阻抗矩阵中直流系统i逆变侧换流母线的自阻抗；j≥1，i≥1。

所述通用临界多馈入交互作用因子的设置由下式确定：

式中：CMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的临界多馈入交互作用因子，U_Li为直流系统i的逆变侧换流母线运行线电压，U_LiN为直流系统i的逆变侧换流母线线电压的额定值，U_Lj为直流系统j的逆变侧换流母线运行线电压，U_LjN为直流系统j的逆变侧换流母线线电压的额定值，X_Kj％为直流系统j换流变压器短路电抗的百分比；I_dj为直流系统j的稳态运行电流，I_djN为直流系统j的电流额定值，α_j是直流系统j逆变站的运行滞后触发角。

所述通用临界多馈入交互作用因子的设置还包括：

设定X_K％取值为15％，U_Li≈U_LiN，U_Lj≈U_LjN，I_dj≈I_djN，α_j≈142°～143°；

将X_K％、U_Lj0、U_LjN、U_Lm0、U_LmN、I_dj、I_djN和α_j代入所述临界多馈入交互作用因子的计算公式中，计算得到如下所示的通用临界多馈入交互作用因子：

式中：GCMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的通用临界多馈入交互作用因子。

所述根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败，包括：

判断所述多馈入交互作用因子是否小于所述预先设置的通用临界多馈入交互作用因子，若不小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，会导致连接于同一受端交流系统的多回直流发生同时换相失败；若小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性故障，只会导致发生故障的直流系统自身发生换相失败，不会引起连接于同一受端交流系统的多回直流同时换相失败。

本发明提供的一种多回直流同时换相失败的判断系统，包括：

第一计算模块，用于计算至少两个落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗；

第二计算模块，用于根据所述落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗计算多馈入交互作用因子；

判断模块，用于根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败。

所述第二计算模块用于按下式计算多馈入交互作用因子：

其中：MIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的多馈入交互作用因子；Z_eqji是节点等值阻抗矩阵中直流系统j逆变侧换流母线与直流系统i逆变侧换流母线的互阻抗；Z_eqii是节点等值阻抗矩阵中直流系统i逆变侧换流母线的自阻抗；j≥1，i≥1。

所述判断模块包括设置子模块，用于根据下式设置通用临界多馈入交互作用因子：

式中：CMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的临界多馈入交互作用因子，U_Li为直流系统i的逆变侧换流母线运行线电压，U_LiN为直流系统i的逆变侧换流母线线电压的额定值，U_Lj为直流系统j的逆变侧换流母线运行线电压，U_LjN为直流系统j的逆变侧换流母线线电压的额定值，X_Kj％为直流系统j换流变压器短路电抗的百分比；I_dj为直流系统j的稳态运行电流，I_djN为直流系统j的电流额定值，α_j是直流系统j逆变站的运行滞后触发角。

所述设置子模块还用于：设定X_K％取值为15％，U_Li≈U_LiN，U_Lj≈U_LjN，I_dj≈I_djN，α_j≈142°～143°；

将X_K％、U_Lj0、U_LjN、U_Lm0、U_LmN、I_dj、I_djN和α_j代入所述临界多馈入交互作用因子的计算公式中，计算得到如下所示的通用临界多馈入交互作用因子：

式中：GCMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的通用临界多馈入交互作用因子。

所述判断模块用于判断所述多馈入交互作用因子是否小于所述预先设置的通用临界多馈入交互作用因子，若不小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，会导致连接于同一受端交流系统的多回直流发生同时换相失败；若小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性故障，只会导致发生故障的直流系统自身发生换相失败，不会引起连接于同一受端交流系统的多回直流同时换相失败。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案，只需要计算落点于同一交流系统的直流输电系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗，并且根据给出的通用临界多馈入交互作用因子，即可判断是否会发生多回直流同时换相失败，大大简化了计算分析过程，缩短了耗时，使用更加方便。

附图说明

图1为本发明提供的一种多回直流同时换相失败的判断方法流程图；

图2为本发明实施例提供的两馈入交直流算例系统的等值系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

实施例一、

图1为本发明提供的一种多回直流同时换相失败的判断方法流程图，如图1所示，本发明提供的一种多回直流同时换相失败的判断方法，包括：

计算至少两个落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗；

根据所述落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗计算多馈入交互作用因子；

根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败。

所述多馈入交互作用因子按下式计算：

其中：MIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的多馈入交互作用因子；Z_eqji是节点等值阻抗矩阵中直流系统j逆变侧换流母线与直流系统i逆变侧换流母线的互阻抗；Z_eqii是节点等值阻抗矩阵中直流系统i逆变侧换流母线的自阻抗；j≥1，i≥1。

所述通用临界多馈入交互作用因子的设置由下式确定：

式中：CMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的临界多馈入交互作用因子，U_Li为直流系统i的逆变侧换流母线运行线电压，U_LiN为直流系统i的逆变侧换流母线线电压的额定值，U_Lj为直流系统j的逆变侧换流母线运行线电压，U_LjN为直流系统j的逆变侧换流母线线电压的额定值，X_Kj％为直流系统j换流变压器短路电抗的百分比；I_dj为直流系统j的稳态运行电流，I_djN为直流系统j的电流额定值，α_j是直流系统j逆变站的运行滞后触发角。

所述通用临界多馈入交互作用因子的设置还包括：

设定X_K％取值为15％，U_Li≈U_LiN，U_Lj≈U_LjN，I_dj≈I_djN，α_j≈142°～143°；

将X_K％、U_Lj0、U_LjN、U_Lm0、U_LmN、I_dj、I_djN和α_j代入所述临界多馈入交互作用因子的计算公式中，计算得到如下所示的通用临界多馈入交互作用因子：

式中：GCMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的通用临界多馈入交互作用因子。

所述根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败，包括：

判断所述多馈入交互作用因子是否小于所述预先设置的通用临界多馈入交互作用因子，若不小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，会导致连接于同一受端交流系统的多回直流发生同时换相失败；若小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性故障，只会导致发生故障的直流系统自身发生换相失败，不会引起连接于同一受端交流系统的多回直流同时换相失败。

实施例二、

基于相同的发明构思，本发明还提供的一种多回直流同时换相失败的判断系统，可以包括：

第一计算模块，用于计算至少两个落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗；

第二计算模块，用于根据所述落点于同一交流系统的直流系统逆变侧换流母线之间的互阻抗，及直流系统逆变侧换流母线的自阻抗计算多馈入交互作用因子；

判断模块，用于根据所述多馈入交互作用因子和预先设置的通用临界多馈入交互作用因子判断多回直流系统是否会同时换相失败。

所述第二计算模块用于按下式计算多馈入交互作用因子：

其中：MIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的多馈入交互作用因子；Z_eqji是节点等值阻抗矩阵中直流系统j逆变侧换流母线与直流系统i逆变侧换流母线的互阻抗；Z_eqii是节点等值阻抗矩阵中直流系统i逆变侧换流母线的自阻抗；j≥1，i≥1。

所述判断模块可以包括设置子模块，用于根据下式设置通用临界多馈入交互作用因子：

式中：CMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的临界多馈入交互作用因子，U_Li为直流系统i的逆变侧换流母线运行线电压，U_LiN为直流系统i的逆变侧换流母线线电压的额定值，U_Lj为直流系统j的逆变侧换流母线运行线电压，U_LjN为直流系统j的逆变侧换流母线线电压的额定值，X_Kj％为直流系统j换流变压器短路电抗的百分比；I_dj为直流系统j的稳态运行电流，I_djN为直流系统j的电流额定值，α_j是直流系统j逆变站的运行滞后触发角。

所述设置子模块还用于：设定X_K％取值为15％，U_Li≈U_LiN，U_Lj≈U_LjN，I_dj≈I_djN，α_j≈142°～143°；

将X_K％、U_Lj0、U_LjN、U_Lm0、U_LmN、I_dj、I_djN和α_j代入所述临界多馈入交互作用因子的计算公式中，计算得到如下所示的通用临界多馈入交互作用因子：

式中：GCMIIF_ji为直流系统i逆变站与直流系统j逆变站间的通用临界多馈入交互作用因子。

所述判断模块用于判断所述多馈入交互作用因子是否小于所述预先设置的通用临界多馈入交互作用因子，若不小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，会导致连接于同一受端交流系统的多回直流发生同时换相失败；若小于，则判定一个直流系统逆变侧换流母线发生三相金属性故障，只会导致发生故障的直流系统自身发生换相失败，不会引起连接于同一受端交流系统的多回直流同时换相失败。

实施例三、

以一个两馈入交直流算例系统对本发明作进一步的详细说明，图2为所述两馈入交直流算例系统的等值系统示意图，如图2所示，两馈入交直流算例系统中的两回直流系统逆变侧换流母线通过一回交流线路相连，受端交流系统模型用系统等值电势源串联等值阻抗来表示。

所述两馈入交直流算例系统中的两回直流系统逆变侧连接于相邻的同侧，整流侧相互独立送端系统为无穷大机组。

使用本发明提供多回直流同时换相失败判断方法快速判断某一回直流逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障是否会导致多回直流系统同时换相失败，步骤如下：

第一步：确定待研究的直流输电系统有2个，计算直流系统逆变侧换流母线1和直流系统逆变侧换流母线2的互阻抗直流系统逆变侧换流母线1的自阻抗然后依据公式计算得到直流系统逆变侧换流母线1和直流系统逆变侧换流母线2间的多馈入交互作用因子为MIIF₂₁＝0.36。

第二步：根据图2计算直流系统1逆变站与直流系统2逆变站间的通用临界多馈入交互作用因子；

根据下式设置通用临界多馈入交互作用因子：

式中：CMIIF₂₁为直流系统1逆变站与直流系统2逆变站间的临界多馈入交互作用因子，U_L1为直流系统1的逆变侧换流母线运行线电压，U_L1N为直流系统1的逆变侧换流母线线电压的额定值，U_L2为直流系统2的逆变侧换流母线运行线电压，U_L2N为直流系统2的逆变侧换流母线线电压的额定值，X_K1％为直流系统1换流变压器短路电抗的百分比；I_d1为直流系统1的稳态运行电流，I_d1N为直流系统1的电流额定值，α₁是直流系统1逆变站的运行滞后触发角。

得到：

第三步：由于MIIF₂₁>GCMIIF₂₁，则判断直流系统1逆变侧换流母线发生三相金属性短路故障，会导致直流系统1与直流系统2同时换相失败。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。