CN110187201A - 考虑交直流交互的直流换相失败判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑交直流交互的直流换相失败判别方法，包括：确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，其中，j为大于等于1的正整数，所述直流回路D_kj为直发换相失败直流回路；针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，所述直流回路H_kji为继发换相失败直流回路。该判别方法运算速度快，准确度高。

Description

考虑交直流交互的直流换相失败判别方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定分析领域，更具体地，涉及一种考虑交直流交互的直流换相失败判别方法。

背景技术

近些年来，直流输电工程在我国得到了快速的发展，受端落点于同一交流电网的多馈入直流输电系统已经在电网中形成，构成了多个超大规模的多馈入交直流混合电力系统。交流系统故障可能导致多个换流站同时发生换相失败，从而对系统稳定性造成严重的影响。

跟踪电网运行方式，在线快速搜索出可能引发多直流同时换相失败的交直流连锁故障对指导电网运行意义重大。现有的方法通过仿真扫描的手段，计算量大，仿真耗时长，因此难以跟踪电网运行方式的变化，导致难以快速搜索出可能发生的交直流连锁故障。

发明内容

本申请旨在解决现有技术中搜索多馈入交直流混合电力系统中交流故障引起可能发生的交直流连锁故障时准确度低、耗时长的问题。

本发明提供的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法，包括以下步骤：

步骤S10：确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，其中，j为大于等于1的正整数，所述直流回路D_kj为直发换相失败直流回路；

步骤S20：针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，

所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，所述直流回路H_kji为继发换相失败直流回路。

本发明提供的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法，考虑交直流交互影响下，交流故障引起的直流换相失败，通过跟踪电网运行方式，快速搜索出可能引发多个直流同时换相失败的交直流连锁故障；运算速度快，准确度高。

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为本发明一个实施例的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法中电力网络戴维南等值的示意图；

图3为本发明一个实施例的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法中电力网络的故障端口示意图；

图4为本发明一个实施例的考虑交直流交互的直流换相失败判别方法中电力网络的叠加原理示意图；

图5是本发明另一个实施例的交直流混合电力系统的示意图；

图6是本发明另一个实施例的考虑交直流交互的交流故障引起直流换相失败的判别方法的流程示意图。

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。

大停电是小概率、大影响事件。对国内外电网大停电事故研究表明，现代电网灾变事故大多是由连锁故障造成的，表现为一系列元件的连锁跳闸。

随着多馈入直流规模不断增大，直流落点间的电气距离逐渐在减小，多回直流同时换相失败问题急需研究，防范不到位，就有可能发生雪崩式的连锁故障，诱发大停电事故的发生。

本发明实施例提供一种考虑交直流交互的直流换相失败判别方法，考虑在交直流交互影响下，交流故障引起的直流换相失败，通过跟踪电网运行方式，快速搜索出可能引发多个直流同时换相失败的交直流连锁故障；运算速度快，准确度高。

另外，针对搜索确定的会引发交直流连锁故障的交流故障模式，反馈至电网运行监测及维修环节，重点监控及部署故障预案，从而提升电网运行的可靠性。

该判别方法既考虑了交直流之间的交互影响，又考虑了多个直流之间的交互影响，依据的多直流同时换相失败判据更全面、对故障模式的覆盖率更高；利用该判别方法，有利于提高电网运行的可靠性和稳定性。

如图1所示，本发明实施例的交流故障导致的直流换相失败判断方法，步骤如下：

步骤S10：确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，其中，j为大于等于1的正整数，所述直流回路D_kj为直发换相失败直流回路；

步骤S20：针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，

所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，所述直流回路H_kji为继发换相失败直流回路。

记交流故障模式F_k引发的换相失败的直流换相失败的直流回路的集合为DD_k。

记交流故障模式F_k引发的继发直流换相失败的直流回路的集合为FD_k。

应该理解为，集合DD_k和集合FD_k做逻辑“或”运算，则得到交流故障模式F_k引发的第一层级直流换相失败回路集合TDD_k。

应该理解为，进一步地，某一个交流故障在导致一个直流回路发生直发换相失败及另一直流回路发生继发换相失败后，仍旧可以就在该交流故障模式、该直发的直流回路换相失败及该继发的直流回路换相失败的叠加作用下，电网中其他直流回路的电压跌落情况进行分析，并就是否会发生下一层级的继发直流换相失败进行判断。

在分析多个层级的直流回路换相失败时的无功功率扰动对其他直流回路的影响时，设定每一换相失败的直流回路独立地对其他直流回路产生无功扰动，每一换相失败的直流回路的无功扰动对其他直流回路导致的电压跌落值均为下文中的：

MIIF_jiR_GGQ′_DCi。

进一步地，所述的方法，

在所述步骤10之前，还包括：

步骤S1：获取待分析的电网的交流故障集，其中，所述交流故障集中的任一个故障模式记为F_k；

所述交流故障集F根据所述待分析的电网的拓扑结构和/或运行方式预先确定。

进一步地，所述的方法，在所述步骤20之后，还包括：

步骤S30：将所述直流回路H_kji和所述直流回路D_kj合并形成与所述交流故障模式F_k对应的直流换相失败回路集合，并根据所述线回路集合内的元素总数确定所述交流故障模式F_k对应的交直流影响严重程度；

步骤S40：根据全部的交流故障模式对应的交直流影响严重程度，确定各交流故障模式对应的监测/预案优先级，以发送至电网在线监测装置作为针对各交流故障模式的监测/预案优先级使用。

这里的电网在线监测装置可以为电网中已经设置的电力自动化设置。

进一步地，所述的方法，在所述步骤S10中，所述确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，包括：

基于戴维南等值，确定在交流故障模式F_k发生时，对应的各直流换流站母线电压的跌落后数值；

确定换流站母线电压的跌落后数值小于其预先确定的换流站关断角的直流回路为发生换相失败的直流回路。

进一步地，所述的方法，在所述步骤S20中，针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，包括：

对每一个仍未发生换相失败的直流回路，

基于戴维南等值，确定交流故障引起的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y1；

确定换相失败的直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y2；

根据交流故障引起的母线电压跌落值Y1和直流换相失败引起的母线电压的跌落值Y2，确定所述仍未发生换相失败的直流回路换流站母线电压的跌落后数值；

在所述跌落后数值小于预先确定的所述仍未发生换相失败的直流换流站的临界关断角时，确定所述仍未发生换相失败的直流即将发生直流换相失败。

进一步地，所述的方法，

还包括：

利用下式确定换相失败因子FI的值：

其中，U_DC为在所述交流故障模式F_k发生时所述直流换流站母线电压的跌落后电压；

U_Lmin为针对所述直流回路，根据预先确定的临界关断角确定的临界换相电压值；

在换相失败因子FI的值大于1时，确定所述直流回路即将发生换相失败；

在换相失败因子FI的值小于或等于1时，确定在所述交流故障模式F_k发生时，所述直流回路不会发生换相失败。

进一步地，所述的方法，

还包括：

利用下式确定换相失败因子FI的值：

其中，U_DC为在所述交流故障模式F_k发生时及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述直流换流站母线电压的跌落后电压；

U_Lmin为针对所述仍未发生换相失败的直流回路，根据预先确定的临界关断角确定的临界换相电压值；

在换相失败因子FI的值大于1时，确定所述仍未发生换相失败的直流回路即将发生直流换相失败；

在换相失败因子FI的值小于或等于1时，确定在所述交流故障模式F_k发生时及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述仍未发生换相失败的直流回路不会发生直流换相失败。

进一步地，所述的方法，

所述确定换相失败的直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y2，包括：

根据下式，确定换相失败直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线j电压的跌落值ΔU_DCj：

ΔU_DCj＝MIIF_jiR_GGQ'_DCi

式中，Q'_DCi是直流回路i换相失败引起的无功功率扰动；

ΔU_DCj是直流回路i换相失败引起的直流换流站母线节点j处的电压跌落值；

MIIF_ji为多馈入交互作用因子；

R_GG为将潮流计算节点导纳矩阵的虚部B”增广后的矩阵的逆中和换相失败直流换流站母线节点相关的部分子矩阵；

所述仍未发生换相失败的直流换流站母线j电压的跌落值ΔU_DCj为直流回路i换相失败引起的直流回路j的换流站的跌落值Y2。

进一步地，所述的方法，所述多馈入交互作用因子MIIF_ji如下式：

其中，U_Li0为直流回路i的换流母线在无功功率变化前的电压，△U_Lj为直流回路i的换流母线在无功功率变化后在直流回路j的换流母线上引起的电压变化量。

进一步地，所述的方法，根据下式确定在直流换相失败期间，所述直流回路i的逆变器的无功功率扰动Q'_DCi的最大值Q'：

Q'＝Q_max-Q⁽⁰⁾

其中，Q_max为所述逆变器无功功率消耗的峰值，在直流换相失败期间，其值为直流有功额定功率的75～80％；

Q⁽⁰⁾为所述直流回路i换相失败前逆变器的无功功率。

具体地，该方法在计算交流线路故障对直流换流站节点电压的影响时，从故障母线节点和换流站节点对电网进行两端口戴维南等值，计算精度高，且计算速度快；在确定交流线路故障导致直流换流站换相失败时，分别考察该直流回路换相失败对其它直流回路的影响以及交流故障对直流回路的影响，确定的交流故障引起多直流同时换相失败的综合判据更完整，更科学；在具体确定数值时，采用预设值等效的方法，计算效率高。

具体地，包括以下步骤：

步骤S100：根据待分析的电网的拓扑结构和/或运行方式，确定待分析的电网的交流故障集F，应该理解为，这里的电网包括多馈入直流输电系统或交直流混合电力系统。

步骤S200：针对交流故障集中的每一个交流故障模式F_k，搜索该交流故障F_k是否会引发所述电网中的至少一个直流回路发生换相失败；

若该交流故障F_k引发所述电网中的至少一个直流回路D_k发生换相失败，则该至少一个直流回路D_k为直发换相失败回路，并转到步骤S300；

若该交流故障F_k没有引发所述电网中的任一直流回路发生换相失败，则继续对下一个交流故障模式进行搜索，直到完成全部的交流故障模式的搜索；自此，本次搜索结束。

步骤300：针对交流故障F_k引发的该电网中的直流回路集D中的每一个直流回路D_kj，

搜索在该交流故障F_k发生时，以及在直流回路D_k换相失败时，是否会引发该电网中除该直流回路D_k之外的的其他直流回路发生换相失败；

若在该交流故障F_k发生时，以及在直流回路D_k换相失败时，该电网中除该直流回路D_k之外的至少一个直流回路D_kj发生换相失败，则该至少一个直流回路D_kj为继发换相失败回路；

若在该交流故障F_k发生时，以及在直流回路D_k换相失败时，该电网中没有其他的直流回路发生换相失败，则继续对该交流故障F_k引发的该电网中的直流回路集D中的下一个直流回路进行搜索，直到完成全部的直发换相失败回路的搜索；自此，本次搜索结束。

如图6所示，本发明实施例的考虑多直流交互影响的直流换相失败判断方法，步骤如下：

a)在每一轮搜索时，针对交流故障集中的每一个交流故障模式，逐个判断该交流故障是否会引发电网中的直流回路发生直流换相失败；

具体地，基于戴维南等值计算每一个交流故障引起的各直流换流站母线电压的跌落情况；按关断角判据判断该交流故障是否会引起各直流回路换相失败；

如果没有直流回路发生直流换相失败，则结束本轮针对该交流故障的搜索；

并开始针对下一个交流故障进行搜索。

b)如果该交流故障引起某一直流回路换相失败，则以该交流故障和该直流换相失败为基础，进一步搜索是否还会有其他的直流回路在该交直流故障共同作用下继发直流换相失败。

应该理解为，在步骤a)中，某一个交流故障，可能不会导致任何一个直流回路发生换相失败；也可能会导致一个直流回路换相失败；还可能会导致多条直流回路换相失败。

应该理解为，在步骤b)中，某一个交流故障，在导致任一个直流回路发生换相失败后，继续就该交流故障和该直流换相失败叠加后对其他直流回路的影响进行判断。这时，可能不会导致剩余的任一个直流回路发生换相失败；也可能会导致剩余的一个直流回路换相失败；还可能会导致剩余的多条直流回路换相失败。

具体地，在当前一轮搜索中，对每一个仍未发生换相失败的直流回路，综合考虑交流故障和目前已经确定的换相失败的一条直流回路上的功率扰动分别对该仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落的影响；并按关断角判据判断该仍未发生换相失败的直流是否发生会发生直流换相失败这一故障。

在多馈入直流输电系统或交直流混合电力系统中，直流换相失败发生的主要原因是逆变侧换流母线上节点电压的突然大幅跌落值，导致逆变器不能工作而导致换相失败。

因此，判断是否会发生直流换相失败通常采用最小关断角法，也即，当逆变器实际运行时的关断角小于预先确定的临界关断角时，就认为即将发生直流换相失败。相应地，对于多馈入直流系统中的每个直流回路，可以根据预先确定的逆变器的临界关断角计算得到对应的临界换相电压U_Lmin。

通常，每个直流回路包括送端和受端2个换流站；在分析直流换相失败时，只对受端换流站进行判断。而受端换流站通常包括1个逆变器。

为了分析交直流混合系统中交流系统故障对直流系统的影响，需要评估因母线节点故障而引起的直流换流站节点电压的降低量(也即电压跌落情况)。

当某个交流故障导致某回直流回路中换流站的节点电压降低到临界换相电压U_Lmin及其以下时，则可以判定该交流故障会引起该回直流回路发生换相失败。

以下基于戴维南等值进行交直流电压的关联分析。

为了获取某母线节点故障时，相关的直流换流站节点电压，分别从交流故障节点和直流换流站母线节点这两处将该多馈入交直流混合电力系统进行戴维南等值。如图2所示，端口α是交流故障节点的两个端口，端口β是直流换流站母线节点的两个端口。

将图2所示的电力系统网络的戴维南等值变成诺顿等值，有下式(1)：

在上式中，U_eq ⁽⁰⁾是已知的，Z_eq也是已知的。

如图3所示，对交流故障节点的端口α，可以看成有源电力系统网络和故障支路相连接，其中有源电力系统网络的模型用节点阻抗矩阵Z(Z_eq)来描述，交流故障节点的端口α处电压为U_F，故障电流为I_F，故障支路的等值导纳为Y_F。

这时，有下式(2)：

I_F＝Y_FU_F

具体地，交流线路故障后的状态可以看作是图4中左右两部分等效电路的叠加；其中，左侧是故障电路开路时，由电力系统网络内部电源作用的结果，由故障前运行状态决定；右侧是故障作用的结果，也即故障电流I_F单独作用的结果。利用叠加原理可以计算出故障后系统中各节点的电压、电流等电气量。

具体地，交流故障节点的端口α处的电压U_F如下式(3)：

U_F＝(Y_eq+Y_F)^-1I_eq

＝(Y_eq+Y_F)^-1Y_eqU_eq ⁽⁰⁾

＝(I+Z_eqY_F)^-1U_eq ⁽⁰⁾

其中，I是单位矩阵(也即对角元是1的对角矩阵)；

Z_eq为从故障节点的端口α看该混合电力系统时的戴维南等值阻抗，为已知量；

U_eq ⁽⁰⁾为交流线路故障前的端口α处电压，为已知量。

则交流故障节点的端口α处的故障电流I_F如下式(4)：

I_F＝Y_FU_F＝Y_F(I+Z_eqY_F)^-1U_eq ⁽⁰⁾

则交流线路故障后直流换流站母线节点β处的电压U_DC如下式：

U_DC′＝-Z_eqM_FI_F；

U_DC＝U_DC ⁽⁰⁾+U_DC'＝U_DC ⁽⁰⁾-Z_eqM_FI_F；

其中，U_DC ⁽⁰⁾为交流线路故障前，β处的直流换流站母线节点电压；M_F是故障端口β处的节点对关联矩阵，该节点对关联矩阵的每一列与一个交流故障点的端口关联矢量相对应。

在发生单重短路故障时，也即只有一个交流故障端口时，M_F是列矢量，又称关联矢量；这时，关联矢量M_F只在短路故障节点处对应有一个非零的元素，其余元素都是零。

应该理解为，上述的交流故障模式就是指单重短路故障。发生单重短路故障时，交直流系统中，只有一个交流线路发生了短路故障，而不是多个交流线路同时故障。

当交流故障节点的端口α处的交流故障导致直流端口β处的换流站节点电压U_DC降低到临界换相电压U_Lmin及其以下时，则确定该交流故障引起该回直流回路发生换相失败。

进一步地，将绝对电压量进行置换，确定无量纲直流换相失败判据为：

利用下式计算换相失败因子(Failure Index,以下简称FI)，根据该换相失败因子判断单重交流故障是否会引起某一直流回路发生换相失败：

从FI的定义可知，换相失败因子FI为正数或零。如果换相失败因子FI的值大于1，则不会发生直流换相失败；如果换相失败因子FI的值小于或者等于1，则会发生直流换相失败。

进一步地，进行多直流的交互影响分析。

如图5所示，在多馈入直流输电系统中，各回直流中直流换流站的逆变站通过交流系统的耦合阻抗发生相互作用。当单回直流发生换相失败时，会对直流受端电网产生无功功率的冲击扰动，继而可能引发其他回直流换相失败。也即，某一回直流换相失败造成的无功功率波动，会通过交流系统的耦合阻抗导致其他直流换流站节点电压波动，进而引起其他回直流发生换相失败。

根据潮流计算中的QV迭代方程，可以评估当前的直流换流站G在直流换相失败时产生的无功功率扰动ΔQ_G对其他无换相失败的直流换流站D的端口电压的影响，如下式：

其中，G表示换相失败的直流换流站的母线节点，D表示无换相失败的其他直流换流站的母线节点中的任一个。

为简化问题，当直流换流站G处换相失败而对其他直流回路产生无功功率冲击扰动时，假设其他回直流母线上的无功功率不变，即△Q_D为0，则有下式：

ΔU_G＝R_GGΔQ_G；

其中，R_GG为阻抗，是将潮流计算节点导纳矩阵的虚部B”增广后的矩阵的逆中与换相失败直流换流站G母线节点相关的部分子矩阵。

换相失败的直流换流站G在直流换相失败时产生的无功功率扰动ΔQ_G可以通过以下方式确定：

定义逆变器无功功率消耗的峰值Q_max与故障前逆变器无功功率Q⁽⁰⁾的差值为因直流换相失败而产生的最大无功功率扰动值Q'，如下式：

Q'＝Q_max-Q⁽⁰⁾

根据电网运行经验，某回线的直流母线在直流换相失败期间，逆变器无功功率消耗的峰值Q_max约为直流有功额定功率的75～80％。

可选地，逆变器无功功率消耗的峰值Q_max可以根据实时潮流来计算确定。

进一步地，确定G节点处换相失败产生的直流无功功率扰动ΔQ_G对其他任一直流母线上的直流电压的影响：

ΔU_DCj＝MIIF_jiR_GGQ'_DCi

式中，Q′_DCi是直流i换相失败引起的无功功率扰动，也即上文的ΔQ_G；

ΔU_DCj是直流i换相失败引起的直流换流站母线j处节点电压的跌落；

MIIF_ji为多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction factor，简称MIIF)，定义为换流站母线i无功功率变化引起换流站母线i的电压跌落值为1％时，换流站母线j的电压变化率，如下式：

其中，U_Li0为换流站母线i在无功功率扰动前(也即直流换相失败前)的电压，△U_Lj为换流母线i无功功率变化后换流站母线j的电压变化量。

具体实施时，多馈入交互作用因子的MIIF_ji的值是预先设定的；U_Li0是根据潮流计算实时确定的。

进一步地，确定考虑多直流交互影响的多直流同时换相失败综合判据如下：

综合考虑交流故障和已发生换相失败的直流回路的综合影响，判断在交流故障引发了直流i发生换相失败后，其他直流是否也会发生换相失败？

具体地，按照下式确定换流母线j上的电压变化：

▽U_DCj＝-Z_eqM_FI_F+MIIF_jiR_GGQ'_DCi

也即，当在端口α处的交流故障及由其导致的直流换相失败i叠加作用下，直流j在端口β处的换流站节点电压▽U_DCj降低到临界换相电压U_Lmin及以下时，则确定该交流故障引起该回直流回路发生换相失败。

应该理解为，各回直流换流站的逆变器的临界换相电压U_Lmin的具体数值，可以相同，也可以不同。这里的符号UL_min作为示意，并不用于限定该多馈入交直流混合电力系统限定各回直流换流站的逆变器的临界换相电压是相等的。

需要说明的是，针对任一多馈入交直流混合电力系统，其可能发生的交流故障是可以根据电力系统的拓扑结构来预先确定的。因此，针对预先确定的多个交流线路单故障模式，需要采用本实施例中的方法逐一判断任一交流线路故障模式是否会引起该交直流混合电力系统中的各直流发生换相失败。

需要说明的是，以上交流故障通常针对短路故障。本发明实施例的方法即是为了快速确定单重的交流故障是否会引起交直流连锁故障，从而针对危害程度大的交流故障设置预案，以避免发生该类交直流连锁故障，提高电力供应的可靠性。

应用该实施例的方法对某多馈入直流区域电网在2017年夏季某日中午负荷高峰时段的运行数据进行分析。该电网中同时运行9条直流，各直流回路的运行功率、短路容量、多馈入有效短路比如表1所示。

表1该电网中9条直流的功率和短路容量

对该区域电网内的所有500kV及以上交流线路故障进行计算，判断是否会引发直流换相失败及交直流连锁故障。

具体地，将故障点设置在线路首端和末端母线节点，从而实现母线短路故障；这时，母线短路故障集中的故障模式的数量为279个。

按照该实施例方法判断交流线路故障是否引发直流换相失败；结论为：共104个母线三相短路故障会引起直流换相失败；若不进一步考虑多直流间的交互影响，累计共引起193次直流换相失败。

按照该实施例方法中考虑多直流交互影响的多直流同时换相失败判据，结论为：共104个母线三相短路故障会引起直流换相失败；考虑多直流间交互影响，累计共引起213次直流换相失败；也即，直流发生换相失败的无功功率扰动会对其它20次直流换相失败产生影响。

其中，在母线短路故障集中的HD.ANJ/1000母线故障时，是否考虑直流交互影响的计算结果对比见表2。其中换相失败1和电压跌落1为不考虑多直流间交互影响；换相失败2和电压跌落2为考虑多直流间交互影响。

表2是否考虑多直流交互影响对比

可以看出，由于换相失败直流间交互的影响，直流换流站母线的电压跌落程度加深，并直接影响了FUFZL这一回直流的换相失败判别结果。

以上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 (10)

1.一种考虑交直流交互的直流换相失败判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，其中，j为大于等于1的正整数，所述直流回路D_kj为直发换相失败直流回路；

步骤S20：针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，

所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，所述直流回路H_kji为继发换相失败直流回路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步骤10之前，还包括：

步骤S1：获取待分析的电网的交流故障集，其中，所述交流故障集中的任一个故障模式记为F_k；

所述交流故障集F根据所述待分析的电网的拓扑结构和/或运行方式预先确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在所述步骤20之后，还包括：

步骤S30：将所述直流回路H_kji和所述直流回路D_kj合并形成与所述交流故障模式F_k对应的直流换相失败回路集合，并根据所述线回路集合内的元素总数确定所述交流故障模式F_k对应的交直流影响严重程度；

步骤S40：根据全部的交流故障模式对应的交直流影响严重程度，确定各交流故障模式对应的监测/预案优先级，以发送至电网在线监测装置作为针对各交流故障模式的监测/预案优先级使用。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在所述步骤S10中，所述确定在交流故障模式F_k发生时，电网中发生换相失败的至少一个直流回路D_kj，包括：

基于戴维南等值，确定在交流故障模式F_k发生时，对应的各直流换流站母线电压的跌落后数值；

确定换流站母线电压的跌落后数值小于其预先确定的换流站关断角的直流回路为发生换相失败的直流回路。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在所述步骤S20中，针对每一个所述直流回路D_kj，确定在所述交流故障模式F_k发生时，及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述电网中发生换相失败的至少一个直流回路H_kji，包括：

对每一个仍未发生换相失败的直流回路，

基于戴维南等值，确定交流故障引起的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y1；

确定换相失败的直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y2；

根据交流故障引起的母线电压的跌落值Y1和直流换相失败引起的母线电压的跌落值Y2，确定所述仍未发生换相失败的直流回路换流站母线电压的跌落后数值；

在所述跌落后数值小于预先确定的所述仍未发生换相失败的直流换流站的临界关断角时，确定所述仍未发生换相失败的直流即将发生直流换相失败。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

还包括：

利用下式确定换相失败因子FI的值：

其中，U_DC为在所述交流故障模式F_k发生时所述直流换流站母线电压的跌落后电压；

U_Lmin为针对所述直流回路，根据预先确定的临界关断角确定的临界换相电压值；

在换相失败因子FI的值大于1时，确定所述直流回路即将发生换相失败；

在换相失败因子FI的值小于或等于1时，确定在所述交流故障模式F_k发生时，所述直流回路不会发生换相失败。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

还包括：

利用下式确定换相失败因子FI的值：

其中，U_DC为在所述交流故障模式F_k发生时及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述直流换流站母线电压的跌落后电压；

U_Lmin为针对所述仍未发生换相失败的直流回路，根据预先确定的临界关断角确定的临界换相电压值；

在换相失败因子FI的值大于1时，确定所述仍未发生换相失败的直流回路即将发生直流换相失败；

在换相失败因子FI的值小于或等于1时，确定在所述交流故障模式F_k发生时及在所述直流回路D_kj换相失败时，所述仍未发生换相失败的直流回路不会发生直流换相失败。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述确定换相失败的直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流换流站母线电压的跌落值Y2，包括：

根据下式，确定换相失败直流回路上的无功功率扰动造成的所述仍未发生换相失败的直流回路j的换流站母线电压的跌落值ΔU_DCj：

ΔU_DCj＝MIIF_jiR_GGQ'_DCi

式中，Q'_DCi是直流回路i换相失败引起的无功功率扰动；

ΔU_DCj是直流回路i换相失败引起的直流换流站母线节点j处的电压跌落值；

MIIF_ji为多馈入交互作用因子；

R_GG为将潮流计算节点导纳矩阵的虚部B”增广后的矩阵的逆中和换相失败直流换流站母线节点相关的部分子矩阵；

所述仍未发生换相失败的直流回路j的换流站母线电压的跌落值ΔU_DCj为直流回路i换相失败引起的直流回路j的换流站母线电压的跌落值Y2。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述多馈入交互作用因子MIIF_ji如下式：

其中，U_Li0为直流回路i的换流母线在无功功率变化前的电压，△U_Lj为直流回路i的换流母线在无功功率变化后在直流回路j的换流母线上引起的电压变化量。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

根据下式确定在直流换相失败期间，所述直流回路i的逆变器的无功功率扰动Q'_DCi的最大值Q'：

Q'＝Q_max-Q⁽⁰⁾

其中，Q_max为所述逆变器无功功率消耗的峰值，在直流换相失败期间，其值为直流有功额定功率的75～80％；

Q⁽⁰⁾为所述直流回路i换相失败前逆变器的无功功率。