一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法。特別是一種基于正負(fù)零序阻抗矩陣確定單相短路導(dǎo)致的換相失敗區(qū)域的方法。本發(fā)明通過計(jì)算電力系統(tǒng)中待研究的變電站的正負(fù)零序自阻抗和變電站與各逆變站之間的正負(fù)零序互阻抗，計(jì)算正負(fù)零序互阻抗的和與正負(fù)零序自阻抗的和的比值，根據(jù)求得的比值判斷該變電站發(fā)生單相短路是否可能引起直流逆變站發(fā)生換相失??；通過對所有待研究的變電站和所有逆變站的掃描，得到可能引起多回直流換相失敗的單相短路故障區(qū)域，為研究交流系統(tǒng)單相短路故障對直流系統(tǒng)的影響和電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排提供參考。
【專利說明】一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，特別是一種基于正負(fù)零序阻抗矩陣確定單相短路導(dǎo)致的換相失敗區(qū)域的方法，屬于電力系統(tǒng)分析【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)出現(xiàn)了交直流并聯(lián)運(yùn)行、多回直流集中饋入等新特征，交直流系統(tǒng)緊密聯(lián)系，相互交織，穩(wěn)定特性復(fù)雜。分析交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的相互影響，是電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行中一個(gè)非常重要的問題。
[0003]換相失敗是直流輸電逆變器最常見的故障。實(shí)際運(yùn)行中大多數(shù)換相失敗是由交流電網(wǎng)故障引起的電壓擾動(dòng)所造成的。在多直流落點(diǎn)系統(tǒng)中，受端交流系統(tǒng)部分區(qū)域故障可能會(huì)引起多回直流輸電逆變器發(fā)生換相失敗，造成直流功率下降，進(jìn)而影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0004]南方電網(wǎng)科學(xué)研究院經(jīng)過對換相失敗進(jìn)行深入的研究，提出了一種判斷直流逆變器換相失敗的簡單判據(jù):在BPA等機(jī)電暫態(tài)仿真程序中，由于采用的直流模型是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的模型，對于換相失敗的判斷和模擬不夠準(zhǔn)確，可以采用簡單判據(jù)來進(jìn)行換相失敗的判斷，在交流系統(tǒng)的不同故障點(diǎn)設(shè)置交流三相或單相短路故障，如故障瞬間直流逆變側(cè)換流母線電壓跌落到正常運(yùn)行電壓值的90%，則認(rèn)為該直流發(fā)生換相失敗。
[0005]依據(jù)此判據(jù)，為了確定可能引起多回直流發(fā)生換相失敗的單相短路故障區(qū)域，目前都采用機(jī)電暫態(tài)仿真軟件對每個(gè)可能的站點(diǎn)進(jìn)行故障仿真，得到故障時(shí)刻各逆變站換流母線的電壓，根據(jù)故障瞬間換流母線的電壓是否跌落到正常值90%以下來判斷該換流站是否發(fā)生換相失敗，從而確定可能引起多回直流發(fā)生換相失敗的單相短路故障區(qū)域。但是，這種計(jì)算方法需要對每個(gè)可能引起換相失敗的在站點(diǎn)進(jìn)行故障仿真，工作量大，計(jì)算時(shí)間長，使用不便，因此有必要提出一種簡單快速的計(jì)算方法來確定可能引起多回直流發(fā)生換相失敗的單相短路故障區(qū)域，作為評估交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)影響和電網(wǎng)運(yùn)行方式安排的參考。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，該方法定義清晰，計(jì)算方法簡單，物理意義明確，可以方便快速的確定可能引起多回直流換相失敗的單相短路故障區(qū)域，為研究交流系統(tǒng)單相短路故障對直流系統(tǒng)的影響和電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排提供參考。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，包括以下步驟:
[0009]I)以交直流電網(wǎng)為研究對象，確定待研究的直流逆變站和可能因?yàn)榻涣飨到y(tǒng)故障弓I起直流換相失敗的變電站，其中，待研究的變電站有M處，直流逆變站有N處；
[0010]2)計(jì)算待研究的交直流電網(wǎng)的正負(fù)零序阻抗矩陣，包括正序阻抗矩陣Z1、負(fù)序阻抗矩陣Z2和零序阻抗矩陣Ztl ；
[0011]3)根據(jù)正負(fù)零序阻抗矩陣，計(jì)算第i個(gè)待研究的變電站的正負(fù)零序自阻抗的和Zii, i = 1,2, -M ；
[0012]4)根據(jù)正負(fù)零序阻抗矩陣，計(jì)算第j個(gè)逆變站和第i個(gè)變電站之間的正負(fù)零序互阻抗的和 Zij, j = 1，2，-N；
[0013]5)計(jì)算正負(fù)零序互阻抗的和與正負(fù)零序自阻抗的和的比值ku，根據(jù)比值ku的大小，判斷第i個(gè)變電站發(fā)生單相短路故障是否可能引起第j個(gè)逆變站發(fā)生換相失??；
[0014]6)重復(fù)步驟4)、步驟5)，直至j = N，記錄變電站i處發(fā)生單相短路可能引起換相失敗的逆變站個(gè)數(shù)為Li ；
[0015]7)重復(fù)步驟3)、步驟4)、步驟5)、步驟6)，直至i = M，得到可能導(dǎo)致K回直流換相失敗的單相短路故障區(qū)域，K = 0，I，2，…M。
[0016]所述步驟3)中，
[0017]Zii = Zii_1+Zii_2+Zii_0 (I)
[0018]式中=ZiH為變電站i處的正序自阻抗，Ζπ_2為變電站i處的負(fù)序自阻抗，Ζπ_0為變電站i處的零序自阻抗，Zii為變電站i處的正負(fù)零序自阻抗的和，
[0019]所述步驟4)中，
[0020]Zij = Zij^+Zij^+Zi^o(2)
[0021]式中=Zf1為變電站i和逆變站j之間的正序互阻抗，Zij^2為變電站i和逆變站j之間的負(fù)序互阻抗，Zij^0為變電站i和逆變站j之間的零序互阻抗，Zij變電站i和逆變站j之間的正負(fù)零序互阻抗的和。
[0022]所述步驟5)中，

【權(quán)利要求】
1.一種確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)以交直流電網(wǎng)為研究對象，確定待研究的直流逆變站和可能因?yàn)榻涣飨到y(tǒng)故障引起直流換相失敗的變電站，其中，待研究的變電站有M處，直流逆變站有N處； 2)計(jì)算待研究的交直流電網(wǎng)的正負(fù)零序阻抗矩陣，包括正序阻抗矩陣Z1、負(fù)序阻抗矩陣Z2和零序阻抗矩陣Ztl ； 3)根據(jù)正負(fù)零序阻抗矩陣，計(jì)算第i個(gè)待研究的變電站的正負(fù)零序自阻抗的和Zii,i=1,2, —M ； 4)根據(jù)正負(fù)零序阻抗矩陣，計(jì)算第j個(gè)逆變站和第i個(gè)變電站之間的正負(fù)零序互阻抗的和 Zij, j = 1,2, -N； 5)計(jì)算正負(fù)零序互阻抗的和與正負(fù)零序自阻抗的和的比值ku，根據(jù)比值ku的大小，判斷第i個(gè)變電站發(fā)生單相短路故障是否可能引起第j個(gè)逆變站發(fā)生換相失敗； 6)重復(fù)步驟4)、步驟5)，直至j= N，記錄變電站i處發(fā)生單相短路可能引起換相失敗的逆變站個(gè)數(shù)為Li ； 7)重復(fù)步驟3)、步驟4)、步驟5)、步驟6)，直至i= M，得到可能導(dǎo)致K回直流換相失敗的單相短路故障區(qū)域，K = O，1，2，…M。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟3)中， Zii — Zj^j+Zjj^+Zj^q ⑴ 式中=ZiH為變電站i處的正序自阻抗，Ζπ_2為變電站i處的負(fù)序自阻抗，ζπ_0為變電站i處的零序自阻抗，Zii為變電站i處的正負(fù)零序自阻抗的和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟4)中， Zij — Zjj-j+Zjj^+Zjj^o⑵ 式中=Zf1為變電站i和逆變站j之間的正序互阻抗，zu_2為變電站i和逆變站j之間的負(fù)序互阻抗，Zij^0為變電站i和逆變站j之間的零序互阻抗，Zij變電站i和逆變站j之間的正負(fù)零序互阻抗的和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定單相短路導(dǎo)致?lián)Q相失敗區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟5)中，
若ku > 0.1，則認(rèn)為變電站i處發(fā)生單相短路可能引起逆變站j發(fā)生換相失敗。
【文檔編號】G01R31/08GK104167755SQ201410321586
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】趙勇, 趙利剛, 洪潮, 門錕 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司