[發明專利]一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀

有效

• 申請號: 201711054938.1
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107786001B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 鞠平;趙健;安軍;代飛;吳峰;陳軍;熊浩清;楊陽;余一平;蘇瑋奕;彭琰;陳謙
• 申請（專利權）人: 河海大學;國家電網公司;國網河南省電力公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/36
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀，包括：實時監測模塊，電磁暫態仿真模塊，異常狀態模型集模塊，調用模塊，人機交互界面模塊，事故反演模塊。通過處理不同故障類型下直流系統發生換相失敗后的有功數據和無功數據，得出簡化功率模型，達到事故反演的目的，并將反演結果的數據返回給人機交互界面模塊。本發明提供的一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀，既能夠實時監測換流站是否發生異常狀態并報警，也能夠為離線方式下的電網運行計算提供功率模型，預防大故障的發生，為交直流電網的安全穩定提供一定的保障。

技術領域

本發明涉及一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀，屬于電力系統監測裝置技術領域。

背景技術

高壓直流輸電(HVDC)具有輸送容量大，輸電損耗小，傳輸距離長等優點，有助于我國實現能源資源的優化配置，因而發展十分迅速，其在我國“西電東送”的戰略中發揮了重要的作用。但其發生異常狀態后，直流換流站輸出的功率會發生波動，這會對受端交流電網造成嚴重的影響。

換相失敗是直流系統最常見的一種異常運行狀態，當直流輸電系統發生換相失敗后，受端電網受到的影響主要是由逆變站輸出的有功和無功大幅變化造成的。而現有的仿真軟件主要存在兩方面的問題：一方面，現有的大部分商業仿真軟件的直流模型都很粗糙，采用的是準穩態模型，不能很好地描述直流站異常運行情況下直流系統的輸出功率特性，比如PSASP中的自帶直流模型；另一方面，如今較為精確的仿真模型都是基于電磁過程的，考慮了詳細的半導體器件開關特性，以及詳細的控制器模型，能夠較準確地描述動態情況下的直流功率，但是其計算步長小，計算量大，不適用在大電網機電暫態過程仿真研究，比如PSCAD仿真軟件中的直流模型即為詳細模型。

因此，若能在直流換流站加裝一個監測分析儀，既能夠實時測量并記錄換流站異常狀態下輸出的功率，又能通過PSCAD電磁暫態仿真軟件補充更多異常狀態下的輸出功率，之后通過分析給出在直流換流站在多種異常運行狀態下的功率波動的簡化模型，這樣便能夠為離線方式下的電網運行計算提供準確的前提，并能夠為事故的反演提供基礎。此裝置同時能夠為進一步研究直流發生換相失敗情況下受端電網的動態影響提供必要的基礎。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種用于直流換流站的異常狀態監測分析儀，包括以下模塊：

實時監測模塊：在線監測并判別直流換流站是否發生異常運行狀態，若發生異常運行狀態，則發送警告信號到人機交互界面，并測量異常狀態時直流換流站輸出的有功功率以及無功功率；

電磁暫態仿真模塊：具有PSCAD電磁暫態仿真程序，仿真直流換流站發生不同異常狀態時輸出的有功功率及無功功率，離線提供大量異常狀態下的仿真數據；分析建模模塊：接收實時測量模塊、電磁暫態仿真模塊輸出的有功數據和無功數據，處理有功數據和無功數據，得出簡化功率模型；

異常狀態模型集模塊：接收由分析建模模塊得出的簡化功率模型，進行參數的辨識擬合，并將含參數的模型數據與異常狀態相對應，并存儲到模型集；

調用模塊：通過與異常狀態模型集模塊的數據傳輸，查詢異常狀態模型集中的異常狀態，得到該異常狀態下的模型數據，并將其返回以調用；

人機交互界面模塊：使用戶完成多種命令，如：控制調用模塊，選擇指定異常狀態；控制事故反演模塊，選擇指定異常狀態進行反演；具有圖形顯示功能，將調用模塊以及事故反演模塊返回的數據以圖形顯示出來；同時，該模塊能夠接收實時監測模塊的警告信號，對用戶發出報警信息；

事故反演模塊：調用PSASP仿真程序，能夠將選定的異常狀態下的簡化模型注入到實際算例并進行仿真計算，達到事故反演的目的，并將反演結果的數據返回給人機交互界面模塊。