CN108964106A - 一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统 - Google Patents

一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统，包括：确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面；进行故障校核，并确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域；确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集；分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离；对所述电气距离进行降序排列，确定柔性直流的线路配置顺序集，并依次选取所述线路配置顺序集中的线路作为当前线路；将柔性直流安装于当前线路，并进行故障校核，确定第二交流故障区域；计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，由此确定柔性直流配置方案。

Description

一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及 系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统。
背景技术
我国资源与负荷中心呈逆向分布，资源主要分布在西部、北部地区，而负荷则主要分布在中东部地区。为优化资源配置，满足中东部负荷中心不断增长的电力需求，需要将西部的能源优势转化为电能送往负荷中心，而特高压直流输电在远距离、大容量输电方面具有优势，同时也对系统安全稳定运行带来风险。
特高压直流具有送电容量大、交直流耦合关联效应强等特性，在我国特高压直流快速发展的新时期，华中、华东等负荷中心将逐步演变为特高压大容量受电、多直流集中馈入的受端电网，直流馈入将会显著改变受端电网的动态特性和安全稳定水平。交流系统的故障可能导致多回直流同时换相失败，交流线路保护或开关拒动，导致交流故障不能及时清除，可能造成多回直流持续换相失败，甚至导致直流闭锁。此外，直流换相失败后存在复杂的交直流相互影响，功率恢复过程中动态无功需求大幅增加，负荷中心地区缺乏电源支撑，有可能造成因动态无功不足导致的电网电压失稳，引起大面积停电。
柔性直流与传统直流相比，具有有功/无功独立调节、自换相、潮流反转电压极性不变、无需无功补偿设备等技术优势，可以实现向无电源支撑的弱交流电网输电。采用柔性直流代替交流输电，能减弱传统直流受端换流站间电气联系，减小诱发两回直流同时换相失败交流故障区域，同时，柔性直流技术可有效避免或解决传统直流集中馈入受端电网导致的各种失稳风险，增强交流电网可控性，是未来电网的重要发展方向。
发明内容
本发明提出一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统，以解决如何抑制两回直流同时换相失败的交流故障区域的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面；
步骤2，根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域；
步骤3，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集；
步骤4，依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离；
步骤5，对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路；
步骤6，将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域；
步骤7，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6。
优选地，其中所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
优选地，其中所述直流换相失败判断标准为：
比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
优选地，其中所述根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：
确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
优选地，其中利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
优选地，其中所述计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；δ为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统，其特征在于，所述系统包括：
输电断面确定单元，用于建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面；
第一交流故障区域确定单元，用于根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域；
柔性直流配置候选线路集确定单元，用于根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集；
电气距离计算单元，用于依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离；
线路配置顺序集确定单元，用于对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路；
第二交流故障区域确定单元，用于将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域；
柔性直流配置方案确定单元，用于计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
优选地，其中所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
优选地，其中所述直流换相失败判断标准为：
比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
优选地，其中所述柔性直流配置候选线路集确定单元，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：
确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
优选地，其中在电气距离计算单元，利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
优选地，其中所述柔性直流配置方案确定单元，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；δ为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
本发明提供了一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统，主要解决诱发两回直流同时换相失败交流故障区域较大的问题，通过建立系统典型运行方式，确定电网分区及分区间输电断面，基于两回直流受端换流站所在分区识别柔性直流配置候选线路集，根据两回直流受端逆变站高压母线电气距离大小对柔性直流配置候选线路集中的线路进行排序，得到线路配置顺序集，最后按照线路配置顺序集确定单元中的线路顺序安装柔性直流，并统计柔性直流安装前后诱发两回直流同时换相失败交流故障区域情况，直到抑制两回直流同时换相失败的效果达到目标要求，并由此确定柔性直流配置方案。本发明利用柔性直流有功无功独立控制的优点，通过对两回直流受端逆变站高压母线间电气距离对比，合理选择交流联络线采用柔性直流代替，可显著减小两回直流受端换流站间联系，增大多馈入短路比，通过仿真分析可知柔性直流安装前后诱发两回直流同时换相失败的交流故障区域明显减小，验证了本文所提方法的正确性，同时引入换流站电气距离概念使柔性直流配置方案科学合理，且能实现最优效果。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的2020年河南500kV电网规划分布图；
图3为根据本发明实施方式的500kV交流线路N-1故障导致两回直流换相失败交流故障区域示意图；
图4为根据本发明实施方式的基于地理分区及分区间输电断面确定的柔性直流配置候选线路集的示意图；
图5为根据本发明实施方式的安装柔性直流后500kV交流线路N-1故障导致两回直流换相失败交流故障区域示意图；
图6为根据本发明实施方式的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统600的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法，主要解决诱发两回直流同时换相失败交流故障区域较大的问题，利用柔性直流有功无功独立控制的优点，通过对两回直流受端逆变站高压母线间电气距离对比，合理选择交流联络线采用柔性直流代替，可显著减小两回直流受端换流站间联系，增大多馈入短路比，通过仿真分析可知柔性直流安装前后诱发两回直流同时换相失败的交流故障区域明显减小，验证了本文所提方法的正确性，同时引入换流站电气距离概念使柔性直流配置方案科学合理，且能实现最优效果。本发明的实施方式所提的方法能够显著减小诱发两回直流同时换相失败交流故障区域，柔性直流配置方案科学合理，提高了系统整体安全稳定运行水平。本发明的实施方式提供的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法100从步骤101处开始，在步骤101建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面。
优选地，其中所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
优选地，在步骤102，根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域。
优选地，其中所述直流换相失败判断标准为：
比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
在本发明的实施方式中，对于两回直流集中馈入输电系统，建立典型运行方式数据作为研究基础，明确电网分区及分区间输电断面。其中，建立的典型运行方式数据，包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况等，并明确所研究电网的分区及各分区间的输电断面集合S{S1,S2......Sm}，其中，Si表示第i个输电断面。
然后，对上述典型运行方式进行N-1故障校核，统计导致两回直流同时换相失败的交流故障区域A(即第一交流故障区域)。N-1故障校核的故障形式为三相短路跳单回故，正常运行方式下的电力系统发生单一元件故障扰动后，不采取稳定控制措施，能够保持电力系统稳定运行和正常供电。
在本发明的实施方式中，直流换相失败的判断标准为：通过比较逆变器熄弧角γ与引起换相失败的临界熄弧角γmin之间的大小来判断是否发生换相失败，临界熄弧角γmin＝7°，当γ＜γmin且持续时间Td≥0.02s时则认为逆变器发生换相失败，规定两次连续γ＜γmin间隔Ti≥0.02s才认为两次换相失败，否则认为一次换相失败。在对系统进行交流线路N-1故障扫描时，依据换相失败判断标准对两回直流换相失败情况进行统计，标定导致两回直流同时换相失败的交流故障区域A。
优选地，在步骤103，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集。
优选地，其中所述根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：
确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
优选地，在步骤104，依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
优选地，其中利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
在本发明的实施方式中，确定两回直流受端换流站所在电网分区，在输电断面集合S中筛选能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间输电断面，这些断面的线路组成柔性直流配置候选线路集l{l1,l2……,lm}。然后，依次将柔性直流安装于候选线路集l{l1,l2……,lm}中的各条线路，采用网络等值的方法，计算两回直流受端逆变站高压母线B1、B2间电气距离
优选地，在步骤105，对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路。
优选地，在步骤106，将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域。
优选地，在步骤107，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤106。
优选地，其中在所述步骤107计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤106，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤106。
在本发明的实施方式中，依据由大到小的顺序，对候选线路集l中各条线路进行进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，作为柔性直流的线路配置顺序集l'{l'1,l'2......l'm}。
然后，令i＝1，将柔性直流安装于通道l'1；确定柔性直流的安装容量PdcN-i，其中，柔性直流的安装容量PdcN-i等于交流线路l'i的额定功率。
最后，安装柔性直流后，对系统进行交流线路N-1故障扫描，统计导致两回直流同时换相失败的交流故障区域B(即第二交流故障区域)。比对交流故障区域A和交流故障区域B，分析比较柔性直流安装前后引起两回直流同时换相失败交流故障区域减小的效果。交流故障区域A和交流故障B中分别含有N1、N2个节点，计算相失败抑制效果指数其中，若δ≥δc，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；反之，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤106，直至δ≥δc，满足要求。本发明的实施方式按照柔性直流的线路配置顺序集依次选择单个线路安装柔性直流互联装置，直到抑制换相失败效果达到要求，并确定柔性直流配置方案，对于同杆并架双回线路当作一回线处理。其中，δc换相失败抑制效果阈值，可根据实际电网需求选择，一般为30％～50％。
以下具体举例说明本发明的实施方式
在本发明的实施方式中，读取河南电力系统研究水平年方式数据作为研究基础，2020年河南500kV电网规划分布图如图2所示。
Step1：建立系统典型运行方式如下：华北-华中电网通过特高压长治-南阳-荆门单回相连，特高压长南线正常运行功率5400MW，天中直流、青海-河南直流共两回直流馈入河南电网，天中直流输送功率8000MW，受端换流站为500kV中州换流站，青海-河南直流半压运行，输送功率5000MW，受端换流站为500kV驻马店换流站。河南电网共包含豫北、豫中、豫南和豫西4个分区，各分区间输电断面集合S{S1,S2,S3}，输电断面组成线路如表1所示。
Step2：对河南电网典型运行方式进行N-1故障校核，对系统500kV交流线路进行N-1故障故障扫描，结果表明N-1故障后系统能够安全稳定运行，满足N-1故障校核。依据换相失败判断标准对两回直流换相失败情况进行统计，导致两回直流换相失败的交流故障区域(其中，上方圆圈为导致天中直流换相失败的交流故障区域，下方圆圈为导致青海-河南直流换相失败的交流故障区域，同下不再赘述)如图3所示，标定导致两回直流同时换相失败的交流故障区域A。
Step3：两回直流受端换流站所在分区如下：天中直流受端换流站为中州换，青海-河南直流受端换流站为国驻换，两个受端换流站分别位于豫中和豫南分区。基于两受端换流站实际所在分区和分区间联络线，确定能够将两回直流受端换流站所在电网分割成两个独立系统的分区间输电断面为S2，因此柔性直流配置候选线路集为l{l1,l2,l3,l4}，如图4所示。
Step4：依次将柔性直流安装于候选线路集l中各个通道li(i＝1,2,3,4)，采用网络等值的方法，计算两回直流受端逆变站高压母线B1、B2间的电气距离结果如表2所示。
表1各分区间输电断面及其组成线路
表2柔性直流安装于各个通道下高压母线间电气距离对比
Step 5:根据表2的电气距离计算结果，按照由大到小顺序对l中线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集l'{l'1,l'2,l3',l'4}，其中l'1代表祥符-花都双回线，l'2代表武周-香山单回线，l'3代表武周-涂会单回线，l'4代表嘉和-广成双回线。
Step6：首先设置i＝1，将柔性直流安装于通道l'i，即祥符-花都双回线。祥符-花都双回线采用4×LGJ-400/35导线型号，安全电流为2674A，线路额定功率为PLN＝2200MW，因此确定柔性直流安装容量为PdcN-1＝2200MW。按照上述方案将柔性直流安装至线路l'i，对系统进行500kV交流线路N-1故障扫描，依据换相失败标准对柔性直流安装后两回直流换相失败情况进行统计，导致两回直流换相失败的交流故障区域如图5所示，标定导致两回直流同时换相失败的交流故障区域B。
Step7：统计柔性直流安装前后导致两回直流同时换相失败的交流故障区域包含的站点，由表3可知区域A中包含节点数N1＝28，区域B中包含节点数N2＝10，换相失败抑制效果指数换相失败抑制效果达到目标要求，确定柔性直流配置方案，计算结束。
表3导致两回直流同时换相失败交流故障区域包含站点
本发明实施方式的计算结果表明导致两回直流同时换相失败的交流故障区域明显减小，验证了本方法的正确性及高效性。为了取得更好地效果，后续可以在豫中-豫南多个通道同时安装柔性直流互联装置，能够完全阻断两回直流间联系，能实现交流故障不会导致两回直流同时换相失败。对于多馈入直流系统，采用柔性直流取代常规交流断面互联，改善传统直流换相失败的情况，柔性直流和传统直流两者优势互补，可提高系统运行安全稳定性。
图6为根据本发明实施方式的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统600的结构示意图。如图6所示，本发明的实施方式提供的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统600包括：输电断面确定单元601、第一交流故障区域确定单元602、柔性直流配置候选线路集确定单元603、电气距离计算单元604、线路配置顺序集确定单元605、第二交流故障区域确定单元606和柔性直流配置方案确定单元607。
优选地，在所述输电断面确定单元601，建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面。优选地，其中所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
优选地，在所述第一交流故障区域确定单元602，用于根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域。优选地，其中所述直流换相失败判断标准为：比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
优选地，在所述柔性直流配置候选线路集确定单元603，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集。
优选地，其中在所述柔性直流配置候选线路集确定单元603，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
优选地，在所述电气距离计算单元604，依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。优选地，其中在所述电气距离计算单元604，利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
优选地，在所述线路配置顺序集确定单元605，对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路。
优选地，在所述第二交流故障区域确定单元606，将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域。
优选地，在所述柔性直流配置方案确定单元607，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
优选地，其中在所述柔性直流配置方案确定单元607，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；δ为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
本发明提供了一种抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法及系统，主要解决诱发两回直流同时换相失败交流故障区域较大的问题，通过建立系统典型运行方式，确定电网分区及分区间输电断面，基于两回直流受端换流站所在分区识别柔性直流配置候选线路集，根据两回直流受端逆变站高压母线电气距离大小对柔性直流配置候选线路集中的线路进行排序，得到线路配置顺序集，最后按照线路配置顺序集确定单元中的线路顺序安装柔性直流，并统计柔性直流安装前后诱发两回直流同时换相失败交流故障区域情况，直到抑制两回直流同时换相失败的效果达到目标要求，并由此确定柔性直流配置方案。本发明所提的方法能够显著减小诱发两回直流同时换相失败交流故障区域，柔性直流配置方案科学合理，提高了系统整体安全稳定运行水平。
本发明的实施例的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统600与本发明的另一个实施例的用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (12)

1.一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面；
步骤2，根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域；
步骤3，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集；
步骤4，依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离；
步骤5，对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路；
步骤6，将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域；
步骤7，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流换相失败判断标准为：
比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：
确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；δ为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回步骤6。
7.一种用于抑制两回直流同时换相失败的柔性直流配置系统，其特征在于，所述系统包括：
输电断面确定单元，用于建立两回直流集中馈入输电系统的典型运行方式数据，确定电网的多个分区以及各分区间的输电断面；
第一交流故障区域确定单元，用于根据所述典型运行方式数据进行故障校核，并根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第一交流故障区域；
柔性直流配置候选线路集确定单元，用于根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集；
电气距离计算单元，用于依次将柔性直流安装于候选线路集中的各条线路，并分别计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离；
线路配置顺序集确定单元，用于对所述电气距离进行降序排列，并根据降序排列结果对候选线路集中的各条线路进行重新排序，确定柔性直流的线路配置顺序集，并选取所述线路配置顺序集中的第一个线路作为当前线路；
第二交流故障区域确定单元，用于将当前线路的额定功率作为柔性直流的安装容量，将柔性直流安装于当前线路，并在安装柔性直流安装后对系统进行故障校核，根据直流换相失败判断标准确定导致两回直流同时换相失败的第二交流故障区域；
柔性直流配置方案确定单元，用于计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述典型运行方式数据包括：电源出力、负荷水平、联络线传输功率和直流运行情况。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述直流换相失败判断标准为：
比较逆变器熄弧角值与引起换相失败的临界熄弧角阈值，若逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且持续时间大于等于预设时间阈值，则确定逆变器发生了换相失败，若连续两次满足逆变器熄弧角值小于临界熄弧角阈值且间隔时间大于预设时间阈值，则确定逆变器发生了两次换相失败；否则，确定逆变器发生了一次换相失败。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述柔性直流配置候选线路集确定单元，根据电网的分区以及各分区间的输电断面确定两个换流站间的柔性直流配置候选线路集，包括：
确定两回直流受端换流站所在的电网分区，在各分区间的输电断面中筛选出能够将两回直流受端换流站所在电网分割为两个独立系统的分区间的输电断面，并将筛选出的输电断面的线路组成柔性直流配置候选线路集。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在电气距离计算单元，利用网络等值法计算柔性直流安装于不同线路下的两回直流受端逆变站高压母线间的电气距离。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述柔性直流配置方案确定单元，计算换相失败抑制效果指数，并将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，判断是否满足要求，若满足，则根据当前的柔性直流安装线路确定柔性直流配置方案，若不满足，则选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元，包括：
确定所述第一交流故障区域和第二交流故障区域中的节点数，并利用换相失败抑制效果计算公式计算换相失败抑制效果指数；换相失败抑制效果计算公式为：
其中，N1为第一交流故障区域的节点数；N2为第二交流故障区域的节点数；δ为换相失败抑制效果；
将所述换相失败抑制效果指数和预设指数阈值进行比较，若所述换相失败抑制效果指数大于等于预设指数阈值，则满足要求，确定柔性直流配置方案为在当前线路上安装柔性直流；若所述换相失败抑制效果指数小于预设指数阈值，则不满足要求，选取线路配置顺序集中的下一个线路作为当前线路，并返回第二交流故障区域确定单元。
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