[發明專利]一種直流電網金屬回線斷線過電壓計算方法及系統

在審

• 申請號: 201710800625.X
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107609256A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 李曉嵐;何慧雯;王磊;周姣
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司11266
• 代理人: 郭一斐

技術領域

本發明涉及高壓直流輸電技術領域，并且更具體地，涉及一種直流電網金屬回線斷線過電壓計算方法及系統。

背景技術

由于具有遠距離、大容量輸電的特點，高壓直流輸電技術應用日益廣泛。直流輸電系統雙極運行方式下，當換流站的某個極或者某極輸電線路發生故障需要退出運行時，通常在故障極停運時，健全極的電流通過兩端接地極和大地所構成的回路返回，首先自動形成單極大地回線方式。但由于在此種運行方式下，大地中長期有大直流電流通過，將會引起中性點接地變壓器直流偏磁增大造成變壓器磁飽和，因此，一般會手動選擇將單極大地回線方式轉換為單極金屬回線方式，以避免由于單極大地回線方式導致的變壓器磁飽和等問題。因而，單極金屬回線是直流輸電工程中很重要的一種運行方式。

在單極金屬回線運行方式下，單極發生瞬時性線路故障的概率將會增大。若金屬回線因雷擊等原因引起斷線故障，會在極線和金屬回線上產生一定的過電壓，將對直流輸電工程的安全穩定運行造成一定的而影響，而過電壓的大小是否會影響極線和金屬回線上的絕緣配合則是直流工程設計中需要考慮的問題。而在目前的直流工程線路設計中，尚未考慮金屬回線斷線的工況，顯然是不全面的。因此準確計算分析金屬回線斷線在極線和金屬回線上所引起的過電壓，合理判斷金屬回線斷線工況是否會影響線路的絕緣配合，是直流輸電工程設計和運行的重要參考依據。

發明內容

本發明提供了一種直流電網金屬回線斷線過電壓計算方法及系統，以解決直流電網金屬回線斷線故障過程中的過電壓確定問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種直流電網金屬回線斷線過電壓計算方法，所述方法包括：

獲取直流輸電工程線路的參數數據；

根據所述直流輸電工程線路的參數數據利用電磁暫態仿真軟件PSCAD建立直流電網金屬回線斷線過電壓仿真分析模型；

按照預設分段閾值分別將直流線路中極線和金屬回線進行分段，并在所述極線和金屬回線上設置各段的電壓讀取點；

根據預設時間控制所述過電壓仿真分析模型中每個開關的通斷，模擬直流電網金屬回線斷線故障；

利用所述過電壓仿真分析模型計算所述直流電網金屬回線斷線過電壓，所述過電壓包括:極線過電壓和金屬回線上的過電壓。

優選地，其中所述獲取直流輸電工程線路的參數數據包括：

系統數據，包括：直流額定電壓數據、換流站容量數據和短路電流水平數據；

主要設備數據，包括：換流器數據、換流變壓器數據、橋臂電抗器數據、限流電抗器數據、啟動電阻數據、直流斷路器數據和避雷器數據；

直流線路數據，包括：線路長度數據、檔距長度數據、塔型數據、導線及金屬回線結構數據；

金屬回線斷線故障數據，包括：金屬回線斷線位置數據、金屬回線斷線及接地間隔時間數據。

優選地，其中所述根據預設時間閾值控制所述過電壓仿真分析模型中每個開關的通斷，模擬直流電網金屬回線斷線故障，包括：

根據預設時間閾值控制所述過電壓仿真分析模型中第一開關斷開，然后控制第二開關閉合，模擬直流電網金屬回線斷線故障，其中所述第一開關置于直流金屬回線中，第二開關接地。

優選地，其中所述利用所述過電壓仿真分析模型計算所述直流電網金屬回線斷線過電壓，包括：

分別獲取直流電網金屬回線斷線過程中極線和金屬回線上各段的電壓讀取點處的最大電壓作為分段電壓；

分別選取所述極線和金屬回線上的分段電壓的最大值作為極線過電壓和金屬回線上的過電壓。

根據本發明的另一個方面，提供了一種直流電網金屬回線斷線過電壓計算系統，所述系統包括：參數數據獲取單元、模型建立單元、電壓讀取點設置單元、故障模擬單元和過電壓計算單元，

所述參數數據獲取單元，用于獲取直流輸電工程線路的參數數據；

所述模型建立單元，用于根據所述直流輸電工程線路的參數數據利用電磁暫態仿真軟件PSCAD建立直流電網金屬回線斷線過電壓仿真分析模型；

所述電壓讀取點設置單元，用于按照預設分段閾值分別將直流線路中極線和金屬回線進行分段，并在所述極線和金屬回線上設置各段的電壓讀取點；

所述故障模擬單元，用于根據預設時間控制所述過電壓仿真分析模型中每個開關的通斷，模擬直流電網金屬回線斷線故障；

所述過電壓計算單元，用于利用所述過電壓仿真分析模型計算所述直流電網金屬回線斷線過電壓，所述過電壓包括:極線過電壓和金屬回線上的過電壓。