[發明專利]一種確定單相短路導致換相失敗區域的方法

有效

• 申請號: 201410321586.1
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104167755A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 趙勇;趙利剛;洪潮;門錕
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G01R31/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明提出一種確定單相短路導致換相失敗區域的方法，特別是一種基于正負零序阻抗矩陣確定單相短路導致的換相失敗區域的方法，屬于電力系統分析技術領域。

背景技術

隨著電力系統的不斷發展，電網出現了交直流并聯運行、多回直流集中饋入等新特征，交直流系統緊密聯系，相互交織，穩定特性復雜。分析交流系統和直流系統的相互影響，是電網規劃、運行中一個非常重要的問題。

換相失敗是直流輸電逆變器最常見的故障。實際運行中大多數換相失敗是由交流電網故障引起的電壓擾動所造成的。在多直流落點系統中，受端交流系統部分區域故障可能會引起多回直流輸電逆變器發生換相失敗，造成直流功率下降，進而影響整個電網的穩定性。

南方電網科學研究院經過對換相失敗進行深入的研究，提出了一種判斷直流逆變器換相失敗的簡單判據：在BPA等機電暫態仿真程序中，由于采用的直流模型是準穩態的模型，對于換相失敗的判斷和模擬不夠準確，可以采用簡單判據來進行換相失敗的判斷，在交流系統的不同故障點設置交流三相或單相短路故障，如故障瞬間直流逆變側換流母線電壓跌落到正常運行電壓值的90％，則認為該直流發生換相失敗。

依據此判據，為了確定可能引起多回直流發生換相失敗的單相短路故障區域，目前都采用機電暫態仿真軟件對每個可能的站點進行故障仿真，得到故障時刻各逆變站換流母線的電壓，根據故障瞬間換流母線的電壓是否跌落到正常值90％以下來判斷該換流站是否發生換相失敗，從而確定可能引起多回直流發生換相失敗的單相短路故障區域。但是，這種計算方法需要對每個可能引起換相失敗的在站點進行故障仿真，工作量大，計算時間長，使用不便，因此有必要提出一種簡單快速的計算方法來確定可能引起多回直流發生換相失敗的單相短路故障區域，作為評估交流系統對直流系統影響和電網運行方式安排的參考。

發明內容

本發明的目的是提出一種確定單相短路導致換相失敗區域的方法，該方法定義清晰，計算方法簡單，物理意義明確，可以方便快速的確定可能引起多回直流換相失敗的單相短路故障區域，為研究交流系統單相短路故障對直流系統的影響和電網運行方式的安排提供參考。

本發明的技術方案為：

本發明確定單相短路導致換相失敗區域的方法，包括以下步驟：

1)以交直流電網為研究對象，確定待研究的直流逆變站和可能因為交流系統故障引起直流換相失敗的變電站，其中，待研究的變電站有M處，直流逆變站有N處；

2)計算待研究的交直流電網的正負零序阻抗矩陣，包括正序阻抗矩陣Z₁、負序阻抗矩陣Z₂和零序阻抗矩陣Z₀；

3)根據正負零序阻抗矩陣，計算第i個待研究的變電站的正負零序自阻抗的和Z_ii，i＝1，2，…M；

4)根據正負零序阻抗矩陣，計算第j個逆變站和第i個變電站之間的正負零序互阻抗的和Z_ij，j＝1，2，…N；

5)計算正負零序互阻抗的和與正負零序自阻抗的和的比值k_ij，根據比值k_ij的大小，判斷第i個變電站發生單相短路故障是否可能引起第j個逆變站發生換相失敗；

6)重復步驟4)、步驟5)，直至j＝N，記錄變電站i處發生單相短路可能引起換相失敗的逆變站個數為L_i；

7)重復步驟3)、步驟4)、步驟5)、步驟6)，直至i＝M，得到可能導致K回直流換相失敗的單相短路故障區域，K＝0，1，2，…M。

所述步驟3)中，

Z_ii＝Z_ii-1+Z_ii-2+Z_ii-0???(1)

式中：Z_ii-1為變電站i處的正序自阻抗，Z_ii-2為變電站i處的負序自阻抗，Z_ii-0為變電站i處的零序自阻抗，Z_ii為變電站i處的正負零序自阻抗的和，

所述步驟4)中，

Z_ij＝Z_ij-1+Z_ij-2+Z_ij-0??????(2)