交直流混联电网环境下UHVDC输电系统概率风险评估

鉴于UHVDC输电系统在交直流混联电网中的重要地位以及目前HVDC输电系统可靠性研究存在着局限性。本项目拟在对HVDC/UHVDC输电及其控制保护的原理、技术和工程实际充分认识和深入研究的基础上，从输电能力、运行风险、交直流系统故障相互作用引发直流系统换相失败风险以及谐波相互作用引发直流闭锁风险等角度出发，基于逻辑拓扑的风险分析多层次多状态模型、换相电压时间面积解析求解以及谐波相互作用的谐波量解析求解，制定相应的概率风险评估判据和指标体系，突破传统HVDC输电系统可靠性研究的局限；开发出实用化的分析评估应用软件系统；以2010年南方电网主网架环境下的±800kV云广直流输电系统为实际工程背景，进行全面系统的分析评估验证。为交直流混联大电网环境下UHVDC输电系统概率风险评估创建系统性的理论体系和实用技术，服务于我国直流输电系统的发展，提高我国电网的可靠性水平和输电能力，降低运行风险。

本课题对交直流系统故障相互作用分析、多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性、换相失败风险评估、交直流电网风险评估等进行了广泛而科学的探索，主要成果如下：. 1.对交流系统不对称故障情况下，换流阀导通时刻偏移和三相换相角不平衡的HVDC换流器动态特性进行了详细分析研究，建立了适用于交直流系统运行与故障特性分析的三相电压电流开关函数的基本分量、修正分量和换相分量，以及换流器正、负序分量开关函数模型，改进了换流器动态相量模型，突破了传统换流器动态相量模型的应用局限性；提出了计及交直流系统谐波相互作用及换流器不对称运行状态的交直流系统谐波分析计算方法，其以代数解析表达方式揭示了交直流系统间谐波的相互作用机理；提出了换流器交直流两侧等值谐波阻抗的计算方法。. 2.基于不同交流系统故障下的直流系统等值故障分量电流暂态特性，分别对直流馈入环境下输电线路电流差动保护故障分量判据和稳态量判据的动作特性进行了分析。研究表明在一定条件下直流系统将降低电流差动保护动作的灵敏性，且故障分量判据受影响的程度更为严重。结合距离保护原理的特点分析了直流馈入对输电线路距离保护影响的机理，指出其影响主要在于直流系统等值电流作用于故障过渡电阻而造成测量电抗的波动变化；基于受端电网故障引发各种换相失败情况下直流系统等值工频量电流的变化特性，从理论上分析、比较了不同输电线路情况下的距离保护受直流系统影响的特点。. 3.提出了换相电压时间面积可作为评价直流系统抵御换相失败能力强弱的指标；从换相电压时间面积的角度，推导了更适用于故障暂态过程的换相失败判据，揭示了故障合闸角对换相失败影响的机理，指出了在不同的交直流系统结构、参数、运行条件和故障情况下，故障合闸角对换相失败影响程度不同。以换相电压时间面积为换相失败判据，在构建换相失败风险评价指标体系的基础上，提出了交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估方法，计及了多个不确定因素的综合作用。. 此外，课题还研究建立了大规模交直流混联系统的最优负荷削减模型及其求解算法；建立了基于半马尔可夫过程的具有多停运模式的系统可靠性模型及其解析求解方法。