基于机电暂态的直流输电系统换相失败判断与模拟方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103106299 A(43)申请公布日 2013.05.15CN103106299A*CN103106299A*(21)申请号 201310018936.2(22)申请日 2013.01.18G06F 17/50(2006.01)(71)申请人南方电网科学研究院有限责任公司地址 510080 广东省广州市越秀区东风东路水均岗8号粤电大厦(72)发明人周保荣 洪潮 陈建斌 姚文峰李蓉蓉 陈旭 彭波 张东辉李勇(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人林丽明(54) 发明名称基于机电暂态的直流输电系统换相失败判断与模拟方法(57) 摘要本发明公开

2、一种基于机电暂态的直流输电系统换相失败判断与模拟方法，换相失败判断方法为：建立含有直流输电的交直流电力系统机电暂态仿真模型；计算交流系统中某一点发生交流三相/单相短路故障；比较分析故障瞬间高压直流逆变侧换流母线三相电压有效值的变化情况以判断直流系统是否发生换相失败；对于交流系统中的各点进行换相判断，计算确定交流故障区域。模拟方法为：根据直流换相失败判断结果，采用人为修改直流功率模拟直流系统换相失败。本发明采用了电力系统占主导应用地位的机电暂态仿真程序，适应性和实用性较强，且简单实用而偏保守，在对交直流相互影响计算分析方面，本发明的仿真方法和结果是有效可行的，能有效满足工程应用所需。(51)In

3、t.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号 CN 103106299 ACN 103106299 A1/2页21.一种基于机电暂态的直流输电系统换相失败判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.建立含有直流输电的交直流电力系统机电暂态仿真模型，包括潮流计算模型和稳定计算模型；S2.利用步骤S1形成的机电暂态仿真模型，计算交流系统中某一点发生交流三相/单相短路故障，获取故障前高压直流逆变侧换流母线三相电压有效值 与故障瞬间高压直流逆变侧换流母线三相电压有效值；S3.利用步骤S2的机电

4、暂态仿真结果，采用实际运行经验和电磁暂态仿真结果作为判断换相失败发生条件的基础，通过比较分析故障瞬间高压直流逆变侧换流母线三相电压有效值变化情况来判断直流系统是否发生换相失败：S301.若仿真计算的是交流三相短路故障，且故障瞬间直流逆变侧换流母线三相电压跌落到故障前电压值的90以下，即/ 0.9，则判断该点发生交流系统的三相短路故障后直流不会发生换相失败。即当交流系统发生三相短路，故障期间换流站母线如图1中曲线1所示变化，则直流不会换相失败；（2）若仿真计算的是交流三相短路故障，且故障瞬间直流逆变侧换流母线三相电压跌落到故障前电压值的90以下，即/ 0.9，则判断该点发生交流系统的三相短路故障

5、将引起相应直流发生换相失败。即当交流系统发生三相短路，故障期间换流站母线如图1中曲线2所示变化，则直流会发生换相失败；（3）若仿真计算的是交流三相短路故障或单相短路故障，且故障瞬间直流逆变侧换流母线三相电压跌落到故障前电压值的70以下，即/ 0.7，则判断该点发生交流系统的短路故障将引起相应的直流发生换相失败，且直流功率将会降低至零。即当交流系统发生三相短路，故障期间换流站母线如图1中曲线3所示变化，则直流发生换相失败，且直流功率将会降低至零。0020 图2是直流系统换相失败模拟方法示意图，图中红色线即为仿真计算中设置的发生换相失败的直流系统功率定值。即在暂态仿真计算中采用人为修改直流功率模拟

6、直流系统换相失败，当交流系统三相（单相）故障发生时T（故障发生）将直流功率定值人为设置为0，持续5周波（0.1秒）；在三相（单相）短路故障消失时T（故障消失）开始恢复直流功率，在5周波（0.1秒）后直流系统功率定值恢复到额定功率。0021 图3是采用图2直流系统换相失败模拟方法进行仿真的结果，图中分别给出了采用EMTDC电磁暂态仿真曲线1、BPA机电暂态仿真曲线2以及采用本发明的方法后的BPA机电暂态仿真的直流功率响应曲线曲线3，其中。从图中可以看到，采用BPA机电暂态仿真曲线2，交流系统三相短路故障期间直流功率值较电磁暂态仿真结果值高；而采用直流系统换相失败模拟方法的直流功率响应曲线曲线3，

7、交流系统三相短路故障期间直流功率值较电磁暂态仿真结果值曲线1更低，故障消失后直流功率恢复速度更慢。在考虑电磁暂态仿真结果曲线1更可信的前提下，从对系统稳定性影响角度而言，采用本发明的仿真方法的计算结果较实际运行值和电磁暂态仿真值更保守，采用本发明进行电力系统安全稳定计算分析，特别是进行交直流相互影响计算分析的计算结果是更合理更保守。0022 因此，本发明的基于机电暂态仿真的直流换相失败判断和模拟方法，能采用电力系统主流的机电暂态仿真程序进行计算分析，适应性和实用性较强，且简单实用而偏保守。在对交直流相互影响计算分析方面，本发明的仿真方法是有效可行的工程化计算分析手段。说 明 书CN 103106299 A1/2页8图1图2说 明 书 附 图CN 103106299 A2/2页9图3说 明 书 附 图CN 103106299 A