[发明专利]直流输电系统故障模拟方法

权利要求书

1.一种直流输电系统故障模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据短路故障发生地点，判断是否有直流系统与其位于同一电气岛，若否，则直流系统不采取任何操作；

步骤2：若有直流系统与故障地点位于同一电气岛，则判断故障持续时间是否小于直流系统100Hz谐波、零序电流和换相失败保护的动作时间，若是，进入步骤5，否则进入步骤3；

步骤3：在该岛内进行交流母线短路电压计算，得到直流系统整流侧与逆变侧的交流母线短路电压；

步骤4：根据短路故障类型判断保护是否启动；

1）发生单相或两相短路接地故障时，若直流系统任一侧交流母线电压低于该种故障下的100Hz过电流保护电压启动值且故障持续时间长于保护启动时间，则闭锁直流系统；若直流系统未闭锁，再判断此时换流变中性点零序过电流保护是否启动，启动则闭锁直流系统；

2）发生三相短路接地故障时，若直流系统逆变侧交流母线电压低于该保护的电压启动值且故障持续时间长于保护启动时间，则闭锁直流系统。

步骤5：对于尚未闭锁的直流系统，根据故障信息，判断是否直流线路安稳控制策略需要启动，若是，则根据策略表执行功率设定调整的操作，否则退出。

2.根据权利要求1所述的直流输电系统故障模拟方法，其特征在于：步骤2所述的计算交流母线短路电压，计算的是三相短路情况下的各母线电压，具体方法如下：

步骤1：忽略直流系统中直流线路，将交流部分线路形成导纳阵，发电机部分以其次暂态电抗接地；

步骤2：将直流线路等效为交流线路参数，加入导纳阵，方法如下：

设直流线路的整流侧为i侧，逆变侧为j侧，在已知直流线路两侧母线交流电压U_i、U_j、以及两侧换流站吸收功率P_i、P_j、Q_i、Q_j的情况下，利用以下公式（1）、公式（2）、公式（3）和公式（4）对直流线路进行等效：

式中：g为等效交流导线串联电导，b为等效交流导线串联电纳，b_i0为等效交流导线整流侧并联电纳，b_j0为等效交流导线逆变侧并联电纳；

具体步骤为：

1）利用仿真软件，在直流线路i侧母线设置三相短路故障，进行仿真计算，得到短路后瞬间直流线路两侧母线的交流电压U_i、U_j、以及两侧换流站吸收功率P_i、P_j、Q_i、Q_j，按公式（1）、公式（2）、公式（3）计算得到g、b、b_i0，并按y_ij=g+bi求取y_ij，其中，y_ij为等效交流线路由整流侧i到逆变侧j的串联导纳；

2）利用仿真软件，在直流线路j侧母线设置三相短路故障，进行仿真计算，得到短路后瞬间直流线路两侧母线的交流电压U_i、U_j、以及两侧换流站吸收功率P_i、P_j、Q_i、Q_j，按公式（1）、公式（2）、公式（4）计算得到g、b、b_j0，并按y_ji=g+bi求取y_ji，其中，y_ji为等效交流线路由逆变侧j到整流侧i的串联导纳；

3）将得到的y_ij、y_ji、b_i0、b_j0加入导纳阵；

步骤3：将导纳阵转化为阻抗阵；

步骤4：设发生短路故障的交流母线为f，正常运行时其电压相量为短路接地阻抗为Z_f，则由交流母线f流向地的短路电流为：

I·f=U·f0Zff+Zf]]>

其中：Z_ff表示节点f处的自阻抗，即阻抗阵中f行f列的元素；

步骤5：设要求取电压的母线为m，可计算其中；表示故障电压分量，Z_mf表示节点m与节点f之间的互阻抗，即阻抗阵中m行f列的元素。

步骤6：设正常运行时，母线m电压为则其短路电压为：

U·m=U·m0+ΔU·m]]>

其中：表示故障电压分量。