一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法

摘要

本发明公开了一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，涉及直流测量系统，所述方法包括：根据逆变站换流变阀侧理想空载电压、逆变站换流器熄弧角、逆变站换流器的等值换相电抗、直流电流以及每个换流器中六脉动逆变桥个数获得逆变站换流器直流电压；根据逆变站换流变阀侧空载电压、逆变站交流母线电压、逆变站换流变分接开关位于最低档位时的变比和分接开关调整一个档位对变比影响的步长以及换流变分接开关档位获得逆变站换流变阀侧理想空载电压；以逆变站换流器直流电压的计算值为中心设置上下限预警，通过预警情况判断直流电压异常故障点与故障情况。

说明书

技术领域

本发明涉及直流测量系统，具体涉及一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法。

背景技术

直流测量系统作为高压直流输电系统的重要设备，对直流系统安全稳定运行起着重要的作用。近年以来，南网电网所辖换流站多次发生直流电压测量异常的问题，引起直流系统电压波动、异常偏大/偏小等异常情况，甚至导致控制保护误动跳闸，严重地威胁直流系统地安全稳定运行。针对直流电压测量异常发生的原因，目前国内已进行了大量的研究工作。RTDS仿真研究结果表明，直流电压测量异常原因有直流分压器高压臂、低压臂或二次分压板等元件故障。

目前，直流电压测量异常判断主要通过交直流功率偏差、直流回路电阻计算值、触发角/熄弧角、分接开关档位来判断，存在不够直观、检测逻辑复杂、难以适应不同直流运行方式与不同控制保护技术路线等问题，运行人员需要花费较多的时间判断具体的故障点。因此，有必要提出一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，通过运行参数预测直流电压，当直流电压实际值与预测值出现偏差时，发出报警提醒运行人员及时进行检查及处理。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，以逆变站换流器直流电压的计算值为中心设置上下限预警，通过预警情况判断直流电压异常故障点与故障情况。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，用于直流输电系统，包括：

步骤1：根据逆变站换流变阀侧理想空载电压、逆变站换流器熄弧角、逆变站换流器的等值换相电抗、直流电流以及每个换流器中六脉动逆变桥个数获得逆变站换流器直流电压；

步骤2：根据逆变站换流变阀侧空载电压、逆变站交流母线电压、逆变站换流变分接开关位于最低档位时的变比和分接开关调整一个档位对变比影响的步长以及换流变分接开关档位获得逆变站换流变阀侧理想空载电压；

步骤3：将逆变站换流变阀侧理想空载电压代入逆变站换流器直流电压；

步骤4：根据逆变站换流器直流电压构建直流电压上限计算值以及直流电压下限计算值；

步骤5：获取直流电压测量值，将直流电压测量值分别与直流电压上限计算值和直流电压下限计算值对比，对直流输电系统进行监控。

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，步骤1中：

逆变站换流器直流电压U

其中，U

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，步骤2中：

逆变站换流变阀侧理想空载电压U

U

U

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，步骤3中：

将式(2)代入式(1)中，可得

可表示为

U

其中，A、B、C、D为多元线性方程的系数，X、Y、Z为多元线性方程的变量。A＝1.35N

从式(4)可知，X、Y、Z与U

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，步骤4中：

令直流电压上限计算值U

步骤5中：

当逆变站换流器直流电压测量值U

当逆变站换流器直流电压测量值U

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，对直流输电系统进行监控，包括适应不同直流运行方式与不同控制保护技术路线，其中，对于超高压技术路线换流站，正常情况下Ud2＝Udl-Udn，Udl为高压母线直流电压，kV；Udn为中性母线直流电压，kV。当Ud2测量值大于上限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏大”；当Ud2测量值小于下限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏小”。

如上所述的基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，进一步地，对直流输电系统进行监控，包括适应不同直流运行方式与不同控制保护技术路线，其中，对于特高压技术路线换流站，有两个换流器；令高端换流器电压为Ud2_1，高端换流器电压为Ud2_2，则Ud2_1＝Udl-Udm，Ud2_2＝Udm-Udn；Udl为高压母线直流电压，kV；Udm为换流器联络线电压，kV；Udn为中性母线直流电压，kV；

对于西门子特高压技术路线，Udl-Udm、Udm-Udn分别作为高、低端换流器的电压控制量。当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2正常时，判断“Udl异常偏大”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2正常时，判断“Udl异常偏小”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udm异常偏大”；当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udm异常偏小”；当Ud2_2测量值小于下限计算值且Ud2_1正常时，判断“Udn异常偏大”；当Ud2_2测量值大于上限计算值且Ud2_1正常时，判断“Udn异常偏小”；

对于南瑞特高压技术路线，Udl-Udn均作为高、低端换流器的电压控制量。当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏大”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏小”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udm异常偏大”；当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udm异常偏小”。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明提出一种基于换流原理的换流站直流电压测量异常检测方法，适用于当前国内所有类型换流站直流电压异常检测，通过直流电压测量值与预测值对比，可直观判断直流电压测量是否存在异常，解决了目前国内直流电压测量异常检测手段不够直观、检测逻辑复杂、难以适应不同直流运行方式与不同控制保护技术路线等问题，可用于控制保护逻辑、远动数据分析、故障录波检测等领域，及时发现直流电压测量异常故障，并定位具体的故障点与故障情况，能够有效直流输电系统的安全稳定运行，具有很高的经济效益与推广应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为逆变站换流器直流电压测量值与计算值对比；

图2为超高压技术路线直流电压异常检测逻辑图；

图3为西门子特高压技术路线直流电压异常检测逻辑；

图4为南瑞特高压技术路线直流电压异常检测逻辑。

具体实施方式

下面将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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参见图1至图4，图1为逆变站换流器直流电压测量值与计算值对比；图2为超高压技术路线直流电压异常检测逻辑图；图3为西门子特高压技术路线直流电压异常检测逻辑；图4为南瑞特高压技术路线直流电压异常检测逻辑。

本发明通过推导换流器直流电压计算公式，以逆变站换流器直流电压U

具体步骤如下：

对于直流输电系统，逆变站换流器直流电压U

其中，U

逆变站换流变阀侧理想空载电压U

U

U

将式(2)代入式(1)中，可得

可表示为

U

其中，A、B、C、D为多元线性方程的系数，X、Y、Z为多元线性方程的变量。A＝1.35N

从式(4)可知，X、Y、Z与U

输入样本集为M＝{U

输入实测集R＝{U

令直流电压上限计算值U

对于直流输电系统，整流站换流器直流电压U

其中，U

上述公式形式与逆变站相同，只需将熄弧角γ替换为触发角α即可，本发明所有计算方法与检测逻辑均适用于整流站。

进一步地，为适应不同直流运行方式与不同控制保护技术路线，设置以下直流电压测量异常检测逻辑。

对于超高压技术路线换流站，只有一个换流器，正常情况下Ud2＝Udl-Udn，Udl为高压母线直流电压，kV；Udn为中性母线直流电压，kV。当Ud2测量值大于上限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏大”；当Ud2测量值小于下限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏小”。

对于特高压技术路线换流站，有两个换流器。令高端换流器电压为Ud2_1，高端换流器电压为Ud2_2，则Ud2_1＝Udl-Udm，Ud2_2＝Udm-Udn。Udl为高压母线直流电压，kV；Udm为换流器联络线电压，kV；Udn为中性母线直流电压，kV。

对于西门子特高压技术路线，Udl-Udm、Udm-Udn分别作为高、低端换流器的电压控制量。当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2正常时，判断“Udl异常偏大”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2正常时，判断“Udl异常偏小”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udm异常偏大”；当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udm异常偏小”；当Ud2_2测量值小于下限计算值且Ud2_1正常时，判断“Udn异常偏大”；当Ud2_2测量值大于上限计算值且Ud2_1正常时，判断“Udn异常偏小”。

对于南瑞特高压技术路线，Udl-Udn均作为高、低端换流器的电压控制量。当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏大”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udl-Udn异常偏小”；当Ud2_1测量值小于下限计算值且Ud2_2测量值大于上限计算值时，判断“Udm异常偏大”；当Ud2_1测量值大于上限计算值且Ud2_2测量值小于下限计算值时，判断“Udm异常偏小”。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。