一种多端直流系统转换开关参数计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多端直流系统转换开关参数计算方法，本方法可有效解决多端直流输电系统中直流转换开关的配置问题，保证系统安全、可靠、经济运行。相比于传统的直流转换开关参数计算问题，本方法对不同接线方式的复杂直流输电网络，均可将转换回路分解为换流站接地回路、直流网络、接地网络三个部分，换流站接地回路为通用拓扑结构，结合直流网络拓扑可方便迅速的提取其拓扑结构并生成表述结构的关联矩阵，具有很好的通用性、拓展性，计算方法在求解直流转换开关参数的同时，可同时明确的对应的顺控逻辑，简化了这部分的计算量，同时给直流系统线路运行方式、功率输送等其他参数的选取提供了依据，有利于直流输电系统工程整体经济效益的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种多端直流系统转换开关参数计算方法
本专利技术涉及转换开关参数计算，具体涉及一种多端直流系统转换开关参数计算方法
技术介绍
直流转换开关是高压直流输电系统中重要的关断器件，在高压直流输电系统中的位置如图1所示。其中金属回线转换开关MRTB(metallicreturntransferbreaker)位于接地极引线电路中，它的作用是将单极大地回线运行时的电流转换到单极金属回线中。在转换过程中，首先闭合ERTB(earthreturntransferbreaker)，当单极运行系统重新达到稳态时，断开MRTB，即电流由接地极引线和极线两路分流状态转为只从极线流过的单路状态。直流转换开关没有开断直流电流或者纹波电流的能力，但具有转换直流电流的能力，因此直流转换开关中除了由单相交流断路器改进获得的断路器，还包括由电抗器、电容器和能量吸收避雷器等器件组成的辅助设备来配合断路器实现直流电流的转移功能。在工程初设阶段，需要根据开关转换电流Id以及分闸时间要求，选取合适大小的电感、电容等参数，使振荡电流幅值及叠加电流过零点过程满足工程要求。目前，两端直流输电系统求取转换电流的方法通常是转换回路等效为图2所示电路。进行金属/大地回线转换过程时，直流输电系统为单极运行方式。最大运行电流Idc按照2小时过负荷电流考虑。由等效电路图可知转换过程中两开关合上时开关并联电流IMRTB、IERTB数值如式(1)(2)所示。同时直流回路参数与运行方式有关，可按照上式求取各运行方式下MRTB、ERTB中可能出现的最大转换电流以及该跃变过程中避雷器应满足的消耗能量。相较于传统两端直流输电系统，多端直流输电系统中直流转换开关的分流情况较为复杂，需要根据具体的拓扑结构和运行方式进行分析，目前仍采用类似的方法进行转换电流求取，则存在计算量大，通用性差等缺点。如对三端并联式直流输电系统，目前的做法是分析画出图3所示等效电路，再列出直流输电系统的各类运行方式和分合闸顺序，之后根据对应运行方式的电阻、电感参数计算转换电流，进行简单枚举后比较得出转换开关需要承受的转换电流数值。在较复杂的直流电网系统中采用这种方法需要枚举各转换开关不同状态的接线方式以及分合闸的顺序，计算量较大，计算速度慢，且随着直流网络的改建和扩展，网络结构变化后重新计算难度将大幅上升，可维护性较差。因此，对于多端直流输电网络中转换开关的参数计算，需要设计一种更具有通用性，开放性和可扩展性强的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种多端直流系统转换开关参数计算方法，以有效解决多端直流输电系统中直流转换开关的配置问题，保证多端直流输系统系统安全、可靠、经济运行为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种多端直流系统转换开关参数计算方法，所述多端直流系统包括MRTB和ERTB开关，包括：步骤1、将多端直流系统等效为包括各换流站转换回路、接地极回路、金属回线回路构成的拓扑结构；步骤2、根据拓扑结构列出转换回路等效电路总的的关联矩阵；步骤3、选取确定多端直流系统的运行方式,并根据多端直流系统的运行方式来确定各换流站接入状体及配置转换开关的站点；步骤4、简化关联矩阵后根据节点支路法计算转换过程开关电流，确定各换流站MRTB、ERTB开关状态时开关分流情况，确定开关转换电流最大数值以及此时线路参数；步骤5、根据多端直流系统工程情况确定确定转换开关配置及分、合闸顺控逻辑；步骤6、判断多端直流系统是否还存在其他运行方式，若存在，则返回步骤3，否，则结束。进一步地，所述关联矩阵为如下式所示，对应开关闭合时，s取1；开关分开时，s取0；进一步地，所述步骤4包括：步骤41、将所有换流站站点中ERTB、MRTB开关状态定义为矩阵B＝[SQ]＝[s1，s2，...，sn，q1，q2，...，qn]；式中si，qi(i＝1，2，...，n)分别代表各ERTB、MRTB开关状态，开关分位为0，开关合位为1；金属转大地回线过程即矩阵B由[1，1，...，1，0，0，...，0]转换为[0，0，...，0，1，1，...，1]的过程，大地转金属回线过程即矩阵B由[0，0，...，0，1，1，...，1]转换为[1，1，...，1，0，0，...，0]的过程；n为正整数；步骤42、金属转大地回线过程，确定满功率运行方式，选取第一站点ERTB开关作为最后拉开断路器，对应状态矩阵B1＝[1，0，...，0，1，1，...，1]，计算在系统流经最大负荷电流时该开关的转换电流i1；步骤43、将第一站点ERTB开关作为转换过程中最后断开的ERTB，选取第二站点ERTB开关作为倒数第二个拉开断路器，用支路电流法计算Q取尽所有可能时该ERTB开关最大转换电流以及对应矩阵B’；步骤44、重复步骤43，选取除第一站点外所有站点ERTB作为倒数第二个断开开关时转换电流最小的情况，记录该开关S’及对应状态矩阵B”。进一步地，所述步骤2包括：将多端直流系统的转换回路分解为换流站接地回路、直流网络、接地网络三个部分，换流站接地回路为通用拓扑结构，结合直流网络拓扑提取其拓扑结构并生成表述结构的关联矩阵。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：(1)对不同接线方式的复杂直流输电网络，均可将转换回路分解为换流站接地回路、直流网络、接地网络三个部分，换流站接地回路为通用拓扑结构，结合直流网络拓扑可方便迅速的提取其拓扑结构并生成表述结构的关联矩阵，具有很好的通用性、拓展性。(2)该计算方法可以简单的通过编程计算完成，在复杂直流输电系统设计阶段，可以迅速求取不同设计直流转换开关的参数要求，计算效率高，可实现性强。(3)该计算方法在求解直流转换开关参数的同时，可同时明确的对应的顺控逻辑，简化了这部分的计算量，同时给直流系统线路运行方式、功率输送等其他参数的选取提供了参考依据，有利于直流输电系统工程整体经济效益的提升。附图说明图1为现有两端特高压直流输电系统示意图；图2为两端直流输电系统直流转换开关等效电路图；图3为三端并联式直流输电系统直流转换开关等效电路图；图4为并联型放射式直流系统示意图；图5为并联型直流系统转换回路示意图；图6为并联型直流系统转换回路拓扑图；图7为本专利技术实施例提供的多端直流系统转换开关参数计算方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例：本专利技术设计了一种结合拓扑结构分析的多端直流系统转换开关参数计算方法。分析不同接线方式的多端直流系统可知，对于不同直流系统，其转换回路部分均可等效为接地极线路网络、直流接线网络、换流站接地转换部分组成的等效电路。以图4中并联型放射式多端直流系统为例，转换回路电路示意图如图5所示。分析换流站接地转换部分拓扑结构可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端直流系统转换开关参数计算方法，所述多端直流系统包括MRTB和ERTB开关其特征在于，包括：/n步骤1、将多端直流系统等效为包括各换流站转换回路、接地极回路、金属回线回路构成的拓扑结构；/n步骤2、根据拓扑结构列出转换回路等效电路总的的关联矩阵；/n步骤3、选取确定多端直流系统的运行方式,并根据多端直流系统的运行方式来确定各换流站接入状体及配置转换开关的站点；/n步骤4、简化关联矩阵后根据节点支路法计算转换过程开关电流，确定各换流站MRTB、ERTB开关状态时开关分流情况，确定开关转换电流最大数值以及此时线路参数；/n步骤5、根据多端直流系统工程情况确定确定转换开关配置及分、合闸顺控逻辑；/n步骤6、判断多端直流系统是否还存在其他运行方式，若存在，则返回步骤3，否，则结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种多端直流系统转换开关参数计算方法，所述多端直流系统包括MRTB和ERTB开关其特征在于，包括：
步骤1、将多端直流系统等效为包括各换流站转换回路、接地极回路、金属回线回路构成的拓扑结构；
步骤2、根据拓扑结构列出转换回路等效电路总的的关联矩阵；
步骤3、选取确定多端直流系统的运行方式,并根据多端直流系统的运行方式来确定各换流站接入状体及配置转换开关的站点；
步骤4、简化关联矩阵后根据节点支路法计算转换过程开关电流，确定各换流站MRTB、ERTB开关状态时开关分流情况，确定开关转换电流最大数值以及此时线路参数；
步骤5、根据多端直流系统工程情况确定确定转换开关配置及分、合闸顺控逻辑；
步骤6、判断多端直流系统是否还存在其他运行方式，若存在，则返回步骤3，否，则结束。


2.如权利要求1所述的多端直流系统转换开关参数计算方法，其特征在于，所述关联矩阵为如下式所示，对应开关闭合时，s取1；开关分开时，s取0；





3.如权利要求1或2所述多端直流系统转换开关参数计算方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤41、将所有换流站站点中ERTB、MRTB开关状态定义为矩阵B＝[SQ]＝[s1，s2，...，sn，q1，q2，...，qn]；式中si，qi(i＝1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，徐攀腾，宋述波，谷裕，朱博，杨学广，李建勋，周登波，严海健，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，
类型：发明
国别省市：广东;44