一种评估无功补偿装置抑制LCC-HVDC系统换相失败效果的方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败效果的方法。

背景技术：

基于电网换相换流器的高压直流输电(linecommutatedconverterhighvoltagedirectcurrent，lcc-hvdc)系统具有传输功率大、传输功率快速可控和运行成本低的优点，因此在“西电东送、全国联网”工程中得到了广泛应用。但由于lcc-hvdc系统的换流器采用无自关断能力的晶闸管作为换流元件，一方面其正常工作需要一定强度的交流系统提供换相电压；另一方面，基于晶闸管的换流器需要消耗大量无功功率，而且母线电压降低，就地补偿无功的电容器等静态无功补偿装置会减少无功出力，因此一旦交流系统较弱或者发生交流故障，lcc-hvdc系统逆变器就容易发生换相失败。

目前已有的评估lcc-hvdc系统对换相失败免疫能力的指标主要为换相失败免疫指标和换相失败概率指标，这两个指标虽然在一定程度上可以描述无功补偿装置对lcc-hvdc系统换相失败的抑制作用效果，但实际工程中操作人员难以理解，评估过程不够直观。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败效果的方法，该方法可以更加直观的评估无功补偿装置对lcc-hvdc系统换相失败的抑制作用效果，从而能够应用于实际工程试验中。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败效果的方法，所述方法包括：

步骤1、在直流逆变器所联交流母线处用故障电感模拟交流故障，设定投入故障的开始时刻和持续时间；

步骤2、在不投入无功补偿装置的前提下，获得不同故障电感l下lcc-hvdc系统的换相失败概率；其中，将lcc-hvdc系统换相失败概率为0％的故障电感值设定为lno_comp；

步骤3、在投入无功补偿装置的前提下，获得不同故障电感l下lcc-hvdc系统的换相失败概率；其中，将lcc-hvdc系统换相失败概率为100％的故障电感值设定为lcomp；

步骤4、然后以故障电感值为横坐标，换相失败概率为纵坐标，获得不投入无功补偿装置和投入无功补偿装置对应的换相失败概率随故障电感变化的曲线图；

步骤5、根据所得到的曲线图，获得不投入无功补偿装置时的换相失败概率面积和投入无功补偿装置时的换相失败概率面积，并由此获得换相失败概率面积比；

步骤6、根据所得到的换相失败概率面积比来直观评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败的效果。

在步骤2和3中，所述换相失败概率按如下方式获得：

将一个工频周期等分为n个时刻，在不同时刻投入同一故障，统计周期内换相失败次数ncf，再按下式计算换相失败概率：

在步骤5中，根据所得到的曲线图，计算直角坐标系下换相失败概率曲线与换相失败概率为0横轴间所围成的区域面积，得到不投入无功补偿装置时的换相失败概率面积sno_comp和投入无功补偿装置时的换相失败概率面积scomp；

由此获得换相失败概率面积比

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法可以更加直观的评估无功补偿装置对lcc-hvdc系统换相失败的抑制作用效果，从而能够应用于实际工程试验中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败效果的方法流程示意图；

图2为本发明实施例所述计算换相失败概率面积的区域示意图；

图3为本发明所举实例的变化曲线图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败效果的方法流程示意图，所述方法包括：

步骤1、在直流逆变器所联交流母线处用故障电感模拟交流故障，设定投入故障的开始时刻和持续时间；

步骤2、在不投入无功补偿装置的前提下，获得不同故障电感l下lcc-hvdc系统的换相失败概率；

其中，将lcc-hvdc系统换相失败概率为0％的故障电感值设定为lno_comp；

步骤3、在投入无功补偿装置的前提下，获得不同故障电感l下lcc-hvdc系统的换相失败概率；

其中，将lcc-hvdc系统换相失败概率为100％的故障电感值设定为lcomp；

具体实现中，换相失败概率可以按如下方式获得：

将一个工频周期等分为n个时刻，在不同时刻投入同一故障，统计周期内换相失败次数ncf，再按下式计算换相失败概率：

步骤4、然后以故障电感值为横坐标，换相失败概率为纵坐标，获得不投入无功补偿装置和投入无功补偿装置对应的换相失败概率随故障电感变化的曲线图；

步骤5、根据所得到的曲线图，获得不投入无功补偿装置时的换相失败概率面积和投入无功补偿装置时的换相失败概率面积，并由此获得换相失败概率面积比；

该步骤中，具体可以根据所得到的曲线图，计算直角坐标系下换相失败概率曲线与换相失败概率为0横轴间所围成的区域面积，如图2所示为本发明实施例所述计算换相失败概率面积的区域示意图，也就是计算[lcomp，lno_comp]区间内曲线与换相失败概率为0横轴间的面积，从而得到不投入无功补偿装置时的换相失败概率面积sno_comp和投入无功补偿装置时的换相失败概率面积scomp；

由此获得换相失败概率面积比

步骤6、根据所得到的换相失败概率面积比来直观评估无功补偿装置抑制lcc-hvdc系统换相失败的效果。

上述实施例所述方法通过为换相失败概率曲线所包围的区域赋予物理意义，提出了换相失败概率面积比指标，从而更加直观的评估无功补偿装置对lcc-hvdc系统换相失败的抑制作用效果。

下面以具体的实例对上述方法的实施过程进行详细描述，本实例仿真研究了同步调相机对lcc-hvdc系统换相失败的抑制作用效果，得到了换相失败概率面积比，具体过程为：

1)首先在直流逆变器所联交流母线处，用故障电感模拟三相故障，在12.11s(故障的开始时刻)投入该故障，持续时间0.05s；

2)在不投入同步调相机时，得到不同故障电感值l下lcc-hvdc系统的换相失败概率，结果如表1所示，其中使得lcc-hvdc系统换相失败概率恰好为0％的故障电感lno_comp＝0.31h；

表1三相故障下不投入同步调相机时lcc-hvdc的换相失败概率

3)在投入同步调相机时，得到不同故障电感值l下lcc-hvdc系统的换相失败概率，结果如表2所示，其中使得lcc-hvdc系统换相失败概率恰好为100％的故障电感lcomp＝0.24h；

表2三相故障下投入同步调相机时lcc-hvdc的换相失败概率

4)再以故障电感值为横坐标，换相失败概率为纵坐标，形成不投入同步调相机与投入同步调相机的换相失败概率随故障电感变化曲线图，如图3所示为本发明所举实例的变化曲线图，参考图3：

计算[lcomp，lno_comp]区间内不投入同步调相机的换相失败概率曲线与换相失败概率为0横轴间的面积(即图3中的阴影面积)，过程如下：

由表1可知，[lcomp，lno_comp]区间变化步长h＝0.01，相当于被等分为n＝7份，(lcomp，lno_comp)区间内任一故障电感l可表示为lk＝lcomp+k*h，k＝1，2……n-1，将离散数据代入复化梯形公式：即可得到不投入同步调相机时换相失败概率面积为：

同上所述，计算得到投入同步调相机时换相失败概率面积为：

5)再求出换相失败概率面积比并根据该换相失败概率面积比来评估同步调相机抑制lcc-hvdc系统换相失败的效果。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。