CN111509759B - 多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法及系统 - Google Patents

多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法和系统，该方法首先计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；然后在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，根据比较的结果，将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。本发明还提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价统。本发明根据耐受因子的大小确定有发生换相失败恢复困难造成连续换相失败风险的阀组，并提出相应的逻辑优化策略，降低发生连续换相失败的风险。

Description

多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，具体涉及多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法及系统
背景技术
目前国家电网已然呈现交直流混联大电网模式，其复杂程度为世界之最，大量直流输电工程的投产，造成某些落点地区形成典型多馈入直流输电系统。同时国家电网500kV环网已经成熟，正逐步组建1000kV特高压交流环网，故国家电网公司通过特高压直流输电分层接入，即直流换流站高端阀组接入500kV交流网络，低端阀组接入1000kV交流网络的方式提高多馈入直流输电系统的电压支撑能力，同时这种运行工况能更好的引导电网潮流合理分布。但多馈入直流分层接入系统又给高压直流输电控制保护系统带来新的挑战，传统多馈入直流系统本就存在多直流同时、连续换相失败的风险，在目前1000kV交流环网架构暂不坚强的情况下，高端交流网络和低端交流网络的扰动是否会带来本直流的高、低换流阀组端相互影响，是否会带来多直流之间高、低端换流阀组相互影响都是亟待考量的问题。
目前直流分层接入系统的换相失败抑制策略是高低端阀组同时采集高端和低端换流母线电压，无论高端或低端阀组检测到高端或低端换流母线电压满足换相失败预测动作逻辑时，固定增加高端或低端阀组关断角以降低发生换相失败的风险。例如当高端交流系统发生故障时，有可能引发多条直流的低端阀组发生换相失败，若此时多条直流低端阀组检测到高端换流母线电压满足换相失败预测动作条件，则多条直流低端阀组同时增加相应的关断角，此时会消耗系统大量无功，存在多直流同时换相失败恢复困难进而引发连续换相失败的风险。
发明内容
本发明提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法及系统，通过求取同一落点地区多条直流高低端换流阀的换相失败耐受因子，根据耐受因子的大小确定有发生换相失败恢复困难造成连续换相失败风险的阀组，并提出相应的逻辑优化策略，降低发生连续换相失败的风险。
为了实现上述目的，本发明提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法，包括以下步骤：
计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；
在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
进一步的，所述计算同一落点地区多馈入直流分层接入直流输电系统中阀组换相失败耐受因子包括：
计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子。
进一步的，所述计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure BDA0002488420310000021
所述U0高端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0低端为与故障点同一系统第i条直流的低端换流母线零序电压。
进一步的，所述计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure BDA0002488420310000031
所述U0低端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0高端为与故障点同一系统第i条直流的高端换流母线零序电压。
进一步的，在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加5度。
本发明还提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统，该系统包括计算模块和比较执行模块；
所述计算模块用于计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；
所述比较执行模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
进一步的，所述计算模块包括第一计算模块和第二计算模块；
所述第一计算模块用于计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
所述第二计算模块用于计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子。
进一步的，所述比较执行模块包括比较模块和执行模块；
所述比较模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小；
所述执行模块用于根据阀组换相失败耐受因子的大小，将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法和系统，该方法包括：首先计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子。然后在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，根据比较的结果，将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。本发明还提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统。本发明通过提出高低端阀组换相失败耐受因子，在判别高低端交流网络故障时，求取同一落点地区多条直流高低端换流阀的换相失败耐受因子。根据耐受因子的大小确定有发生换相失败恢复困难造成连续换相失败风险的阀组，并提出相应的逻辑优化策略，降低发生连续换相失败的风险。
附图说明
如图1给出了本发明实施例1提出的高端交流网络故障时指标评价方法流程图；
如图2给出了本发明实施例1提出的低端交流网络故障时指标评价方法流程图；
如图3给出了本发明实施例1提出的多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法和系统。该方法中，首先500kV交流电网即高端阀组系统线路发生单相金属性接地短路，考察直流附近多条直流低端阀组换流母线零序电压大小，以分析高端交流网络故障引发低端阀组故障的评价指标；同理，1000kV交流电网低端阀组系统线路发生单相金属性接地故障，考察附近多条直流高端阀组换流母线零序电压大小，以分析低端交流网络故障引发高端阀组故障的评价指标。
高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure BDA0002488420310000051
其中，U0高端为故障点附近母线零序电压；Ui0低端为与故障点同一系统第i条直流的低端换流母线零序电压。
计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure BDA0002488420310000052
U0低端为故障点附近母线零序电压；Ui0高端为与故障点同一系统第i条直流的高端换流母线零序电压。
换相失败耐受因子大说明该阀组发生换相失败恢复难度较大，有发生连续换相失败的风险，换相失败耐受因子小说明该阀组发生换相失败恢复难度小。在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，一般情况下，优选增加5度；小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
其中换相失败预测动作逻辑的条件为：
不对称故障时，零序电压判据主要针对交流系统发生不对称故障的工况。当逆变侧交流系统发生不对称故障，即单相接地、两相接地、两相短路时，交流母线电压出现零序分量，即三相电压总和不为零。若零序分量大于设定值，则启动换相失败预测控制功能。其动作逻辑的条件为：
3U0＝Ua+Ub+Uc
|3U0|＞0.15pu。
对称故障时，α/β变化电压判断主要是针对逆变侧交流系统的扰动工情况，交流电压通过abc-αβ变换得到在α-β平面α轴和β轴上的对应两个分量，三相对称分量经变换后在α-β平面上得到一个角速度旋转的矢量Uαβ。
Figure BDA0002488420310000061
Figure BDA0002488420310000062
Figure BDA0002488420310000063
当逆变侧交流系统发生三相接地故障时，若α/β变换输出值小于稳态工况下α/β变换输出值，且变化量ΔUαβ超过设定值时则启动换相失败预测控制功能。所以动作逻辑的条件为ΔUαβ＝Uαβ(1-e-t/2s)-Uαβ＞0.1pu。
如图1所示给出了基于本发明实施例1提出的高端交流网络故障时指标评价方法流程图；
在步骤S101中，某多馈入分层接入交直流混联系统中，某500kV交流线路即高端交流网络发生金属性瞬时接地短路故障。
在步骤S102中，首先计算同一落点地区多馈入直流分层，即N条直流分层接入系统高端网络发生故障时每个阀组换相失败耐受因子。
在步骤S103中，判断每个阀组是否满足换相失败预测动作逻辑；如果满足动作逻辑则执行步骤S104，否则执行步骤S108。
在步骤S104中，将当前直流分层的阀组换相失败耐受因子与其他N-1直流分层的阀组换相失败耐受因子做比较，
在步骤S105中，判断当前直流分层的阀组换相失败耐受因子是否为最大，若是最大，则执行步骤S106，否则执行步骤S107。
在步骤S106中，换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加5度。
在步骤S107中，换相失败预测动作增加固定关断角。
在步骤S108中，流程结束。
如图2所示给出了基于本发明实施例1提出的低端交流网络故障时指标评价方法流程图；
在步骤S201中，某多馈入分层接入交直流混联系统中，某1000kV交流线路即低端交流网络发生金属性瞬时接地短路故障。
在步骤S202中，判断直流分层是否接入；如果已经接入，则执行步骤S203，否则执行步骤S204；
在步骤S203中，计算同一落点地区多馈入直流分层，即N条直流分层接入系统低端网络发生故障时每个阀组换相失败耐受因子。
在步骤S204中，求取此系统低端网络内只接入500kV交流电网的常规直流换流阀的换相失败耐受因子；
在步骤S205中，判断每个阀组是否满足换相失败预测动作逻辑；如果满足动作逻辑则执行步骤S206，否则执行步骤S210。
在步骤S206中，将当前直流分层的阀组换相失败耐受因子与其他N-1直流分层的阀组换相失败耐受因子做比较，
在步骤S207中，判断当前直流分层的阀组换相失败耐受因子是否为最大，若是最大，则执行步骤S208，否则执行步骤S209。
在步骤S208中，换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加5度。
在步骤S209中，换相失败预测动作增加固定关断角。
在步骤S210中，流程结束。
本发明还提出了多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统，该系统包括计算模块和比较执行模块；
计算模块用于计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；
比较执行模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
计算模块包括第一计算模块和第二计算模块；
第一计算模块用于计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
第二计算模块用于计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子。
比较执行模块包括比较模块和执行模块；
比较模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小；
执行模块用于根据阀组换相失败耐受因子的大小，将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；
在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角；
所述计算同一落点地区多馈入直流分层接入直流输电系统中阀组换相失败耐受因子包括：
计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子；
所述计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure FDA0003079845870000011
所述U0高端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0低端为与故障点同一系统第i条直流的低端换流母线零序电压；
所述计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure FDA0003079845870000021
所述U0低端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0高端为与故障点同一系统第i条直流的高端换流母线零序电压。
2.根据权利要求1所述的多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价方法，其特征在于，满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加5度。
3.多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统，其特征在于，包括计算模块和比较执行模块；
所述计算模块用于计算同一落点地区多馈入直流分层接入系统高低端网络发生故障时阀组换相失败耐受因子；所述计算同一落点地区多馈入直流分层接入直流输电系统中阀组换相失败耐受因子包括：
计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子；
所述计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure FDA0003079845870000022
所述U0高端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0低端为与故障点同一系统第i条直流的低端换流母线零序电压；
所述计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子的公式为：
Figure FDA0003079845870000031
所述U0低端为故障点附近母线零序电压；所述Ui0高端为与故障点同一系统第i条直流的高端换流母线零序电压；
所述比较执行模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小，然后将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加响应关断角。
4.根据权利要求3所述的多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统，其特征在于，所述计算模块包括第一计算模块和第二计算模块；
所述第一计算模块用于计算在高端交流网络故障时，低端阀组换相失败耐受因子；
所述第二计算模块用于计算在低端交流网络故障时，高端阀组换相失败耐受因子。
5.根据权利要求3所述的多馈入直流分层接入高低端相互影响指标评价系统，其特征在于，所述比较执行模块包括比较模块和执行模块；
所述比较模块用于在满足换相失败预测动作逻辑的前提下，比较阀组换相失败耐受因子的大小；
所述执行模块用于根据阀组换相失败耐受因子的大小，将换相失败耐受因子最大的阀组在换相失败预测动作增加相应关断角的基础上再增加若干度，小于最大换相失败耐受因子的阀组根据换相失败预测动作增加相应关断角。
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