[發明專利]阻斷多直流換相失敗連鎖的電網臨時解列方法及系統

有效

• 申請號: 202010555588.2
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111585280B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 王曉輝;白宇;高峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種阻斷多直流換相失敗連鎖的電網臨時解列方法及系統，包括：設計可評估多個直流間換相失敗相互影響的指標，對多個直流之間的相互關系進行量化；將多個直流映射為圖中的點，以各點間的連線及其權重描述直流之間存在的相互關系，構建包含多個直流的關聯關系圖；基于所述關聯關系圖，建立圖切數學模型；采用聚類算法對上述的圖切數學模型進行求解，并在綜合評估多種聚類算法效果的基礎上，得到電網臨時解列策略。本發明從削弱多直流系統通過交流電網的相互影響出發，借助電網臨時解列的運行手段，降低多個直流發生換相失敗新型連鎖故障的風險，重點解決了臨時解列策略的制定問題，即回答在哪些直流之間解列的問題。

技術領域

本發明涉及多個直流之間換相失敗連鎖的阻斷技術領域，尤其涉及一種阻斷多直流換相失敗連鎖的電網臨時解列方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

從工作原理上講，基于晶閘管的電網換相型高壓直流輸電技術(LCC-HVDC)存在換相失敗的可能性。若不同時期建設的多個LCC-HVDC工程接入同一個交流電網，且換流站之間距離較近，則還有可能觸發以多個直流相繼換相失敗甚至閉鎖為特征的新型連鎖故障。這是因為：LCC-HVDC工作時，需要依靠電網的交流電壓實現換相。若換流母線的交流電壓因為擾動而降低至較低水平，導致指定時間內晶閘管無法完成換相過程，則會發生直流換相失敗。接入同一個交流電網的多個直流的換流母線通過交流電網相互影響，若換流母線之間距離較近，則在一個直流發生換相失敗之后，可引起附近其他直流的換流母線電壓也發生下降，從而引發多個直流的相繼換相失敗。若長時間無法從換相失敗中恢復，則可能造成多個直流的相繼閉鎖，形成連鎖故障。

針對未包含直流的傳統純交流系統，已建立了較為完善的“三道防線”體系，其中第三道防線包含交流電網解列以應對嚴重連鎖故障的策略。但是，傳統交流電網解列策略的制定，僅考慮同步發電機之間功角失穩的連鎖機理，并未面向多個直流場景下換相失敗的連鎖問題。因此，非常有必要專門制定抵御多個直流之間換相失敗連鎖的新策略。

發明人發現，在以往開展的阻止多個直流連鎖換相失敗的學術研究中，部分學者從設備層面出發，協調多個直流設備，力圖使每個直流從換相失敗中恢復的過程更加平緩，改善直流的恢復能力，從而試圖避免一個直流的換相失敗過程影響另一個直流的運行。但是此方法并非電網級策略，對抑制故障在多個直流之間的傳播效果有限。另有部分學者提出將故障電流限制器(FCL)裝設于交流系統中，在故障發生時，通過故障限流器將多個直流系統相互隔離，避免換相失敗的連鎖傳播問題，但是裝設故障電流限制器需要重新投資。更為關鍵的是，以往的研究都不是從電網系統的層面抵御多個直流之間的連鎖故障，或者沒有提出策略的具體制定方法，都沒有充分發揮電網系統現有“三道防線”構架體系的效益。

發明內容

為了解決上述問題，本發明在現有的電網“三道防線”構架體系內，針對多個直流之間相繼換相失敗的新型連鎖風險形式，基于對第三道防線中解列策略的改進，提出了一種阻斷多直流換相失敗連鎖的電網臨時解列方法及系統。該方法能夠在第三道防線發現換相失敗連鎖風險后，需要臨時削弱多個直流通過交流電網的相互聯系，實施電網臨時解列的運行手段時，快速有效地制定臨時解列策略，即確定在哪些直流之間進行解列。

為了實現上述目的，在一個或多個實施方式中，采用如下技術方案：

阻斷多直流換相失敗連鎖的電網臨時解列方法，包括：

設計可評估多個直流間換相失敗相互影響的指標，對多個直流之間的相互關系進行量化；

將多個直流映射為圖中的點，以各點間的連線及其權重描述直流之間存在的相互關系，構建包含多個直流的關聯關系圖；

基于所述關聯關系圖，建立圖切數學模型；

采用聚類算法對上述的圖切數學模型進行求解，并在綜合評估多種聚類算法效果的基礎上，得到電網臨時解列策略；