[發明專利]一種多端MMC-HVDC雙極短路故障電流計算方法

有效

• 申請號: 201710287491.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107069795B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 陳東;梅念;李高望;程煒;趙崢;劉思源;魏爭;李探;陳釗;祝全樂;譚靜;劉崇茹;謝國超;王宇;徐東旭;王潔聰;凌博文
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網北京經濟技術研究院;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

1.一種多端MMC-HVDC雙極短路故障電流計算方法，其特征在于包括以下步驟：

1)對基于HBSM的單端MMC-HVDC系統的直流側故障進行分析，即對換流站閉鎖前的放電回路進行等值，得到該故障等值電路的等值電容C_eq、等值電抗L_eq和等值電阻R_eq；

2)根據得到的等值電容、等值電感和等值電阻，計算換流站閉鎖后換流站的放電電流；

3)采用與步驟1)和步驟2)相同的方法，對多端MMC-HVDC系統中各端換流站無其他換流站影響時的放電回路進行等值得到初始故障等值電路，根據各初始故障等值電路的等值電抗和等值電阻，計算得到多端MMC-HVDC系統中各端換流站無其他換流站影響時的放電電流，作為多端MMC-HVDC系統中各端換流站放電電流的初始解；

4)根據多端MMC-HVDC系統中直流側故障發生的相應位置以及各端換流站放電電流的初始解，計算得到多端MMC-HVDC系統中各直流線路上實際流過的故障電流；

5)根據多端MMC-HVDC系統中各端換流站的相互耦合關系以及各直流線路上實際流過的故障電流，得到各端換流站直流傳輸線等值電阻和等值電抗，進而得到各端換流站實際故障等值電路等值電阻和等值電抗；

6)根據步驟5)中得到各端換流站實際故障等值電路的等值電阻和等值電抗，重新計算多端MMC-HVDC系統中各端換流站的放電電流；

7)重復步驟4)～6)，采用交替迭代的方法計算得到多端MMC-HVDC系統中，故障發生后各端換流站出口的放電電流值。

2.如權利要求1所述的一種多端MMC-HVDC雙極短路故障電流計算方法，其特征在于：所述步驟1)中，所述故障等值電路的等值電容C_eq、等值電抗L_eq和等值電阻R_eq的計算公式為：

其中，C是子模塊電容器的電容值，n為每一橋臂子模塊數，R₁為橋臂等值電阻、L₁為橋臂限流電抗器，L₂為平波電抗，R₃為直流傳輸線等值電阻、L₃為直流傳輸線的等值電抗，R_f為故障電阻。

3.如權利要求1所述的一種多端MMC-HVDC雙極短路故障電流計算方法，其特征在于：所述步驟2)中，閉鎖后換流站的放電電流的計算方法包括以下步驟：

①根據得到的等值電容C_eq、等值電感L_eq和等值電阻R_eq，計算故障發生時刻故障等值電路中的直流電流，計算公式為；

式中：U_DC為直流側單極對地電壓，I₀為電感電流初始值，δ₁為衰減時間常數，且δ₁＝R_eq/(2L_eq)；ω為角頻率，且α為簡寫，且：

②根據單端MMC-HVDC系統中的控制系統參數對故障發生時刻故障等值電路中的直流電流進行修正，得到故障發生后故障等值電路的放電電流，計算公式為：

式中：I_MAX為故障電流峰值；且

③根據故障發生后故障等值電路的放電電流得到閉鎖時刻的電流值，作為閉鎖后換流站放電電流的初值，進而得到閉鎖后換流站的放電電流，計算公式為：

式中，δ₂＝R_eq/L_eq，I₁為閉鎖時刻直流線路中直流電流。

4.如權利要求1所述的一種多端MMC-HVDC雙極短路故障電流計算方法，其特征在于：所述步驟4)中，多端MMC-HVDC系統中各直流線路上實際流過的故障電流為：

式中，I₁～I₄分別為各換流站出口的放電電流，分別為各直流線路上實際流過的故障電流，l₁-l₅為各條直流線路長度，l為直流線路的總長度，即l＝l₁+l₂+l₃+l₄+l₅。