一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法及系统与流程

技术特征：
1.一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取柔性直流输电系统的故障前直流电压和直流电流、故障位置和短路过渡电阻，根据故障位置划分直流区内和直流区外故障，若发生直流区内故障，执行步骤2；若发生直流区外故障，执行步骤5；步骤2，针对直流区内故障极的故障点两侧直流线路，分别建立一个t型等值模型，针对直流区内非故障极直流线路建立一个t型等值模型；计算非故障极线路电容至故障点的等值电感；步骤3，根据步骤2故障等值模型，建立非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程，求得非故障极线路电容的短路电流的二阶常系数微分方程；步骤4，根据步骤3结果，建立定解条件方程，求解非故障极线路电容的短路电流，执行步骤8；步骤5，针对直流区外故障极和非故障极直流线路分别建立一个t型等值模型；步骤6，根据步骤5所得故障等值模型，建立故障极和非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程，求得故障极和非故障极线路电容的短路电流的二阶常系数微分方程；步骤7，根据步骤6结果，建立定解条件方程，求解故障极和非故障极线路电容的短路电流，执行步骤8；步骤8，根据步骤4或步骤6得到的线路电容短路电流和故障前直流电流，计算直流线路保护安装处的短路电流。2.如权利要求1所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤1中，若所述故障位置在平波电抗器线路侧，则认为发生直流区内故障，执行步骤2；若所述故障位置在平波电抗器换流器侧，则认为发生直流区外故障，执行步骤5。3.如权利要求2所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤2中所述非故障极线路电容至故障点的等值电感以下式表示，式中：l1和l2分别为非故障极电容至故障点的两条回路的等值电感，l
arm
表示换流器单相桥臂电抗，l
dc
表示直流平波电抗，l
l
表示单条直流线路的总电感，λ表示故障位置，取值范围为0～100％。4.如权利要求3所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤3中所述非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程以下式表示，
式中：r
f
为短路过渡电阻，i
cn
为非故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，u
dc
为柔性直流输电系统的故障前直流电压，t为时间；c
ln
为非故障极线路t型等值模型的对地电容；u
cn
为非故障极线路电容的电压，参考正方向为线路指向大地；所述非故障极线路电容的二阶常系数微分方程以下式表示：式中：r
f
为短路过渡电阻，i
cn
为非故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，t为时间，c
ln
为非故障极线路t型等值模型的对地电容。5.如权利要求4所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤4中所述定解条件方程为：式中：t0表示故障时刻；所述非故障极线路电容的短路电流为：式中：式中：6.如权利要求1所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤6中所述故障极和非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程如下式表示，式中：i
cp
表示故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，i
cn
表示非故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，l
dc
表示直流平波电抗，
t为时间，r
l
表示单条直流线路的总电阻，l
l
表示单条直流线路的总电感，r
f
表示短路过渡电阻，u
dc
表示柔性直流输电系统的故障前直流电压，c
ln
表示非故障极线路t型等值模型的对地电容。所述故障极和非故障极线路电容的短路电流的二阶常系数微分方程以下式表示，式中，l
dc
表示直流平波电抗，i
cn
表示非故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，i
cp
表示故障极线路电容的短路电流，参考正方向为大地流向线路，r
l
表示单条直流线路的总电阻，r
f
表示短路过渡电阻，t为时间，l
l
表示单条直流线路的总电感。7.如权利要求6所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤7中所述定解条件方程以下式表示，式中：t0表示故障时刻；所述故障极和非故障极线路电容的短路电流以下式表示，式中，式中，8.如权利要求5所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤8中直流线路保护安装处的短路电流以下式表示，
式中：i
p1p
表示距故障点λ距离的故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p1n
表示距故障点λ距离的非故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p2p
表示距故障点(1-λ)距离的故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p2n
表示距故障点(1-λ)距离的非故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
dc
为故障前直流电流。9.如权利要求7所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，其特征在于：步骤8中直流线路保护安装处的短路电流以下式表示，式中：i
p3p
表示远离故障点的故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p3n
表示远离故障点的非故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p4p
表示靠近故障点的故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路，i
p4n
表示靠近故障点的非故障极保护安装处的短路电流，参考正方向为换流器流向线路。10.一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算系统运行根据权利要求1至9中任意一项所述的一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法，包括：故障判断模块、直流区内故障等值模型建立模块、直流区内微分方程建立模块、直流区内定解条件方程建立模块、直流区外故障等值模型建立模块、直流区外微分方程建立模块、直流区外定解条件方程建立模块、短路电流计算模块，其特征在于：故障判断模块用于获取柔性直流输电系统的故障前直流电压和直流电流、故障位置和短路过渡电阻，并根据故障位置划分直流区内和直流区外故障；直流区内故障等值模型建立模块用于针对直流区内故障极的故障点两侧直流线路，分别建立一个t型等值模型，针对直流区内非故障极直流线路建立一个t型等值模型；计算非故障极线路电容至故障点的等值电感；直流区内微分方程建立模块用于建立非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程，求得非故障极线路电容的短路电流的二阶常系数微分方程；直流区内定解条件方程建立模块用于建立定解条件方程，求解非故障极线路电容的短路电流；直流区外故障等值模型建立模块，用于针对直流区外故障极和非故障极直流线路分别建立一个t型等值模型；直流区外微分方程建立模块用于建立故障极和非故障极直流线路电容至故障点的放电回路方程，求得故障极和非故障极线路电容的短路电流的二阶常系数微分方程；
直流区外定解条件方程建立模块，求解故障极和非故障极线路电容的短路电流；短路电流计算模块用于计算直流线路保护安装处的短路电流。

技术总结
本发明提出一种海上风电柔直系统的单极接地短路计算方法及系统，获取柔性直流输电系统的故障前直流电压和直流电流、故障位置和短路过渡电阻；根据故障位置划分区内和区外故障，建立故障点两侧直流线路的T型等值模型，以及直流线路电容至故障点的放电回路方程；根据回路方程和额定直流电压，求解线路电容的短路电流；计算故障点两侧回路的分流系数，求解直流线路保护安装处的短路电流。本发明考虑了海底电缆分布电容更大带来的特殊性，更贴合于实际工程，短路计算的精确度更高，能更好地海上风电柔直系统的短路计算和继电保护研究提供支撑。支撑。支撑。


技术研发人员：徐可寒 苏毅 李树峰 杨卉卉 肖远清
受保护的技术使用者：北京四方继保自动化股份有限公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2022/4/29