CN109038633B - 交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法 - Google Patents

交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法，包括：根据网络参数将交直流混联电网逆变侧交流系统等值为电压源串联内阻抗的形式；画出两相短路故障复合序网，计算母线处的正、负序电压，计算阀侧的换相电压；根据阀侧换相电压表达式得出各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系；计算故障发生于换相前的间隙时或故障发生于换相过程中时的临界换相电压标幺值；计算临界换相压降。

Description

交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法
技术领域
本发明涉及一种交直流混联电网逆变侧交流系统两相短路故障临界换相压降计算方法。
背景技术
高压直流输电技术日趋成熟，越来越多的直流输电工程投入运行。在交直流混联系统中，逆变侧交流系统故障常会引起换相失败，影响系统正常运行，计算故障后阀组临界换相压降有助于采取相关措施抑制换相失败的发生，从而维护系统安全稳定运行。逆变侧交流系统三相故障和单相接地故障时临界换相压降计算方法已有文献给出，两相短路故障作为交流系统一种典型的不对称故障，其故障后临界换相压降计算方法尚未见文献报道。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是给出一种交直流混联电网逆变侧交流系统两相短路故障临界换相压降计算方法，为抑制换相失败的发生提供依据。本发明的技术方案如下：
一种交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法，包括下列步骤：
(1)忽略直流系统的影响，根据网络参数将交直流混联电网逆变侧交流系统等值为电压源串联内阻抗的形式，两相短路故障用母线处的过渡电阻表示；
(2)画出两相短路故障复合序网，计算母线处的正、负序电压，根据变压器的变比和相移计算Y-Y接变压器和Y-D接变压器阀侧的正、负序电压，然后计算阀侧的相电压，计算阀侧的换相电压；
(3)根据阀侧换相电压表达式得出各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系；
(4)故障发生于换相前的间隙时，故障后换相过程的临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000011
式中，V′为临界换相电压标幺值，E′为故障后的换相电压有效值，E为正常换相电压有效值，
Figure BDA0001730909190000012
和
Figure BDA0001730909190000013
为换相开始和结束时刻直流电流的标幺值，α为正常触发角，μ为正常换相角，γmin为临界关断角，δ为故障后的相角偏移量，δ与E′相关，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(5)故障发生于换相过程中时，临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000021
式中，θ为从换相开始到故障发生时的电角度，
Figure BDA0001730909190000022
为换相结束时的直流电流值，
Figure BDA0001730909190000023
为换相过程中即将导通的阀在故障时刻的电流值，
Figure BDA0001730909190000024
为故障时刻的直流电流值，其余符号含义与(4)相同，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(6)计算临界换相压降如下
ΔV＝1-V′。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
(1)给出了两相短路故障时临界换相压降计算方法，弥补了这一方面的空白。
(2)为采取抑制换相失败措施提供依据。
附图说明
图1是CIGRE标准模型及参数。
图2是CIGRE标准模型逆变侧母线两相短路时逆变侧等值接线图。图中ZS＝21.19∠75°，EA＝124∠0°，EB＝124∠120°,EC＝124∠240°，此处电压数值为有效值。
图3是两相短路故障复合序网。
图4是Y-Y接阀侧换相电压随两相短路故障过渡电阻从0到无穷变化的相轨迹。
图5是Y-D接阀侧换相电压随两相短路故障过渡电阻从0到无穷变化的相轨迹。
具体实施方式
下面首先给出本发明的技术方案。
(1)根据网络参数将交直流混联电网逆变侧交流系统等值为电压源串联内阻抗的形式，两相短路故障用母线处的过渡电阻表示，由于两相短路故障时直流系统提供的短路电流有限，故等值过程中忽略直流系统的影响；
(2)画出两相短路故障复合序网，计算母线处的正、负序电压，根据变压器的变比和相移计算Y-Y接变压器和Y-D接变压器阀侧的正、负序电压，然后计算阀侧的相电压，计算阀侧的换相电压；
(3)根据阀侧换相电压表达式得出各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系；
(4)故障发生于换相前的间隙时，故障后换相过程的临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000025
式中，V′为临界换相电压标幺值，E′为故障后的换相电压有效值，E为正常换相电压有效值，
Figure BDA0001730909190000031
和
Figure BDA0001730909190000032
为换相开始和结束时刻直流电流的标幺值，α为正常触发角，μ为正常换相角，γmin为临界关断角，δ为故障后的相角偏移量，δ与E′相关，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(5)故障发生于换相过程中时，临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000033
式中，θ为从换相开始到故障发生时的电角度，
Figure BDA0001730909190000034
为换相结束时的直流电流值，
Figure BDA0001730909190000035
为换相过程中即将导通的阀在故障时刻的电流值，
Figure BDA0001730909190000036
为故障时刻的直流电流值，其余符号含义与前文相同，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(6)计算临界换相压降如下
ΔV＝1-V′.
(1)根据网络参数将交直流混联电网逆变侧交流系统等值为电压源串联内阻抗的形式，两相短路故障用母线处的过渡电阻表示，由于两相短路故障时直流系统提供的短路电流有限，故等值过程中忽略直流系统的影响；
(2)画出两相短路故障复合序网，计算母线处的正、负序电压，根据变压器的变比和相移计算Y-Y接变压器和Y-D接变压器阀侧的正、负序电压，然后计算阀侧的相电压，计算阀侧的换相电压；
(3)根据阀侧换相电压表达式得出各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系；
(4)故障发生于换相前的间隙时，故障后换相过程的临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000037
式中，V′为临界换相电压标幺值，E′为故障后的换相电压有效值，E为正常换相电压有效值，
Figure BDA0001730909190000038
和
Figure BDA0001730909190000041
为换相开始和结束时刻直流电流的标幺值，α为正常触发角，μ为正常换相角，γmin为临界关断角，δ为故障后的相角偏移量，δ与E′相关，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(5)故障发生于换相过程中时，临界换相电压标幺值为
Figure BDA0001730909190000042
式中，θ为从换相开始到故障发生时的电角度，
Figure BDA0001730909190000043
为换相结束时的直流电流值，
Figure BDA0001730909190000044
为换相过程中即将导通的阀在故障时刻的电流值，
Figure BDA0001730909190000045
为故障时刻的直流电流值，其余符号含义与前文相同，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(6)计算临界换相压降如下
ΔV＝1-V′
下面以CIGRE标准模型的两个故障算例对本发明进行详细的描述。
两个算例的故障时刻分别为0.7079s(故障发生于换相前的间隙，影响的换相过程为VY5→VY1)，0.7105s(故障发生于换相过程中，影响的换相过程为VD5→VD1)，逆变侧母线处两相短路。
(1)图1为CIGRE标准模型，当逆变侧母线处发生两相短路故障时，其逆变侧等值接线路如图2所示。
(2)画出两相短路故障时的复合序网如图3所示。根据复合序网计算母线处的正、负序电压，根据变压器的变比和相移计算Y-Y接变压器和Y-D接变压器阀侧的正、负序电压，然后计算阀侧的相电压，最后计算阀侧的换相电压。计算得到Y-Y接阀侧的换相电压为：
Figure BDA0001730909190000046
Y-D接阀侧的换相电压为：
Figure BDA0001730909190000051
(3)根据阀侧换相电压表达式可以画出换相电压随过渡电阻从0到无穷变化的相轨迹如图4和图5所示，从而得出故障后各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系。
(4)对于发生于0.7079s的两相短路故障，由于发生于换相前的间隙，采用下式计算临界换相电压：
Figure BDA0001730909190000052
计算得临界换相电压标幺值为0.895。
(5)对于发生于0.7105s的两相短路故障，由于发生于换相过程中，采用下式计算临界换相电压：
Figure BDA0001730909190000053
计算得临界换相电压标幺值为0.508。
(6)因此，两个故障时刻对应的临界换相压降分别为：
0.7105s——0.105
0.7105s——0.492。

Claims (1)

1.一种交直流混联电网逆变侧两相短路临界换相压降计算方法，包括下列步骤：
(1)忽略直流系统的影响，根据网络参数将交直流混联电网逆变侧交流系统等值为电压源串联内阻抗的形式，两相短路故障用母线处的过渡电阻表示；
(2)画出两相短路故障复合序网，计算母线处的正、负序电压，根据变压器的变比和相移计算Y-Y接变压器和Y-D接变压器阀侧的正、负序电压，然后计算阀侧的相电压，计算阀侧的换相电压；
(3)根据阀侧换相电压表达式得出各个阀换相电压有效值和相角偏移量之间的关系；
(4)故障发生于换相前的间隙时，故障后换相过程的临界换相电压标幺值为
Figure FDA0001730909180000011
式中，V′为临界换相电压标幺值，E′为故障后的换相电压有效值，E为正常换相电压有效值，
Figure FDA0001730909180000012
和
Figure FDA0001730909180000013
为换相开始和结束时刻直流电流的标幺值，α为正常触发角，μ为正常换相角，γmin为临界关断角，δ为故障后的相角偏移量，δ与E′相关，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(5)故障发生于换相过程中时，临界换相电压标幺值为
Figure FDA0001730909180000014
式中，θ为从换相开始到故障发生时的电角度，
Figure FDA0001730909180000015
为换相结束时的直流电流值，
Figure FDA0001730909180000016
为换相过程中即将导通的阀在故障时刻的电流值，
Figure FDA0001730909180000017
为故障时刻的直流电流值，其余符号含义与(4)相同，临界换相电压标幺值利用步骤(3)的关系迭代求解；
(6)计算临界换相压降如下
ΔV＝1-V′。
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