[发明专利]多端柔性直流系统故障情况下暂态量的计算方法

说明书

本发明公开了一种多端柔性直流系统故障情况下暂态量的计算方法，根据故障点的位置，绘制出多端电容共同作用时的等效电路图和各端电容单独作用的等效电路图，根据分解故障模型求解故障情况下U‑I暂态表达式。本发明得到多端系统故障下准确的U‑I暂态表达式，实现了对多端直流系统故障特性进行精确求解，在掌握故障特性基础上能够在电压过零点之前，即电容放电阶段将故障切除，减小多端柔性直流系统发生极间短路时，故障电流上升迅速，电流峰值较大的事故危害。

技术领域

本发明涉及一种暂态量的计算方法，尤其涉及一种多端柔性直流系统故障情况下暂态量的计算方法，属于直流系统故障分析与保护技术领域。

背景技术

为了实现直流配电网与目前交流电网的对接，基于全控型电力电子变流器的多端柔性直流系统成为重要发展方向。多端柔性直流系统是采用多个整流站和多个逆变站的直流系统，它不仅能以多个分布式送端电源共同供电以满足供电容量的需求，同时能以多个分散式受端落点来共同消纳功率从而降低故障时受端交流系统所受的冲击，与传统双端柔性直流系统相比，多端柔性直流系统在运行方式、电能分配和控制方面都更为灵活、方便。制约多端柔性直流系统可行性的关键技术即为保护技术，而故障特性的研究是研究保护问题的基础。

传统的故障特性的分析方法主要是针对故障发生后的网络图进行状态方程的列写，直接求解，此方法计算量大，而且随着状态方程阶数的增加，会造成求解不准确。由于工程实际中，保护必须在达到临界时刻即直流电压降为零之前可靠动作，即电容放电阶段，因此需要针对电容放电阶段的暂态过程设计暂态量的计算方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多端柔性直流系统故障情况下暂态量的计算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多端柔性直流系统故障情况下暂态量的计算方法，方法流程图如图1所示。包括以下步骤：

步骤1：根据故障点的位置，绘制出多端电容共同作用时的等效电路图，如图2所示；

步骤2：分别绘制出各端电容单独作用的等效电路图，如图3所示；

步骤3：分解故障模型：应用叠加原则建立各端电容单独作用的等效电路图与多端电容共同作用时的等效电路图中对应参量的关系；

步骤4：根据分解故障模型求解故障情况下U-I暂态表达式：由以下具体步骤组成：

步骤4-1：分别列出与各端电容共同作用时的等效电路图相对应的状态方程；

步骤4-2：计算与各端电容共同作用时的等效电路图相对应的U-I暂态表达式；

步骤4-3：根据各端电容单独作用的等效电路图与多端电容共同作用时的等效电路图中对应参量的关系，求解与多端电容共同作用时的等效电路图相对应的U-I暂态表达式。

所述的多端柔性直流系统为3端树状系统，如图4所示。故障后的等效电路图如图5所示，当VSC1单独作用时的电容放电阶段的电流示意图如图6所示。因此得到VSC1端单独作用时的等效电路图如图7所示。同理VSC2和VSC3作用时的电路图如图8和图9所示。应用叠加原则建立各端电容单独作用的等效电路图(图7-9)与多端电容共同作用时的等效电路图(图5)中(对应参量的关系为：

电流与电压的对应关系如下：图5中的I_1-3和U_1-3与图7-9中的电流和电压一一对应。

I₄＝I₁+I₂ (2)

多端电容共同作用时U-I暂态表达式求解结果为：