风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法

摘要

本发明公开了一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，所述方法包括：根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统的多个电压和多个功率，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。本发明考虑风机低电压穿越特性和直流故障无功特性与过电压耦合关系，能够计算风火打捆的

权利要求

1.一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统的多个电压和多个功率，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值；

所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，包括：根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率、无功功率，计算发生直流故障后交流系统的系统侧电压；以及，根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后风机侧送出的有功功率、无功功率，计算故障后交流系统风机侧电压；

所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，还包括：根据故障后的当前交流系统向另一交流系统送出的有功功率、无功功率，以及连接当前交流系统与另一交流系统的等值阻抗，计算当前交流系统换流母线电压；

根据交流系统风机额定有功出力以及低电压穿越期间交流系统风机有功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的有功功率；

根据交流系统风机额定无功出力以及低电压穿越期间交流系统风机无功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的无功功率；

根据故障后交流系统风机侧送出的有功功率，直流系统消耗的有功功率，故障后交流系统向其他交流系统送出有功功率之和，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率；

根据故障后交流系统风机侧送出的无功功率，故障后交流系统无功补偿发出的无功功率、故障后交流系统向其他交流系统送出无功功率之和，直流系统消耗的无功功率，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的无功功率；

其中，所述故障后交流系统无功补偿发出的无功功率与所述故障后交流系统换流母线电压成正比。

2.根据权利要求1所述的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，其特征在于，所述确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率，包括：当直流闭锁故障发生时，确定所述直流系统消耗的有功功率和无功功率均为0。

3.根据权利要求1所述的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，其特征在于，所述确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率，还包括：当换相失败故障发生时，根据故障后直流电流最小值和直流电压最小值计算所述直流系统消耗的有功功率；

根据故障后所述直流电流最小值、空载直流电压和直流电阻计算所述直流系统消耗的无功功率。

4.根据权利要求1所述的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，其特征在于，在确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型之前，还包括：改变系统等值阻抗的大小，以得到多个所述直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统。

5.一种用于实现如权利要求1至4任一项所述方法的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算系统，其特征在于，所述系统包括：模型构建单元，用于根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

参数计算单元，用于确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

峰值计算单元，用于将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。

说明书

风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法。

背景技术

[0002] 高比例风电接入场景对量化评估电网电压安全稳定性提出了更高的要求。为解决其消纳问题，高压直流输电工程不断建设，这使得区域出现大规模的直流送出系统。在这样的系统中，在电气距离上较近的两回及两回以上的直流，与所馈出的交流电网作为一个整体，构成了多直流送出系统。多直流送出系统虽然能改善电力生产与消费逆向分布的格局，但是大规模风电经多直流送出系统在遭受直流扰动后的电压安全性问题严重。因此，建立合适的方法计算风火打捆的多直流送出系统的直流故障过电压峰值显得尤为必要。

[0003] 目前，对直流故障换流母线过电压峰值的计算方法的研究方法主要有估算法、交流等值法、无功短路比法和单支路压降法等等。在现有技术中，对于系统过电压峰值的分析，往往是针对单直流外送系统的分析，而对于多条外送直流对系统直流故障过电压的分析还较为模糊。另外，对于系统过电压峰值的分析大都单独考虑直流故障无功特性对过电压的影响，缺乏风机低电压穿越特性、直流故障无功特性与过电压耦合关系的分析，进而导致计算结果并不准确。

发明内容

[0004] 为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，能够提高风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算结果的准确度。

[0005] 本发明提供了一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，所述方法包括：

[0006] 根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

[0007] 确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

[0008] 将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统的多个电压和多个功率，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

[0009] 确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

[0010] 将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。

[0011] 优选地，所述确定不同故障类型下的多直流外送电力系统的直流系统消耗的有功功率和无功功率，包括：

[0012] 当直流闭锁故障发生时，确定所述直流系统消耗的有功功率和无功功率均为0。

[0013] 优选地，所述确定不同故障类型下的多直流外送电力系统的直流系统消耗的有功功率和无功功率，还包括：

[0014] 当换相失败故障发生时，根据故障后直流电流最小值和直流电压最小值计算直流系统消耗的有功功率；

[0015] 根据故障后直流电流最小值、空载直流电压和直流电阻计算直流系统消耗的无功功率。

[0016] 优选地，在确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型之前，还包括：

[0017] 改变系统等值阻抗的大小，以得到多个所述直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统。

[0018] 优选地，所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，包括：

[0019] 根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率、无功功率，计算发生直流故障后交流系统的系统侧电压；以及，[0020] 根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后风机侧送出的有功功率、无功功率，计算故障后交流系统风机侧电压。

[0021] 优选地，所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，还包括：

[0022] 根据故障后的当前交流系统向另一交流系统送出的有功功率、无功功率，以及连接当前交流系统与另一交流系统的等值阻抗，计算当前交流系统换流母线电压。

[0023] 优选地，所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，还包括：

[0024] 根据交流系统风机额定有功出力以及低电压穿越期间交流系统风机有功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的有功功率；

[0025] 根据交流系统风机额定无功出力以及低电压穿越期间交流系统风机无功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的无功功率。

[0026] 优选地，所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，还包括：

[0027] 根据故障后交流系统风机侧送出的有功功率，直流系统消耗的有功功率，故障后交流系统向其他交流系统送出有功功率之和，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率。

[0028] 优选地，所述确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，还包括：

[0029] 根据故障后交流系统风机侧送出的无功功率，故障后交流系统无功补偿发出的无功功率、故障后交流系统向其他交流系统送出无功功率之和，直流系统消耗的无功功率，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的无功功率；

[0030] 其中，所述故障后交流系统无功补偿发出的无功功率与所述故障后交流系统换流母线电压成正比。

[0031] 本发明还提供一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算系统，所述系统包括：

[0032] 模型构建单元，用于根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

[0033] 参数计算单元，用于确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

[0034] 峰值计算单元，用于将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。

[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0036] 本发明公开了一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，所述方法包括：根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；将所述不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。本发明考虑风机低电压穿越特性和直流故障无功特性与过电压耦合关系，能够计算风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值，并提高计算结果的准确性。

[0037] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

附图说明

[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

[0039] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。

[0040] 图1为本发明实施例提供的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法的流程示意图。

[0041] 图2为本发明实施例提供的简化的风火打捆多直流外送电力系统模型图。

[0042] 图3是本发明实施例提供的不同直流近区风机数量下换相失败故障后换流母线电压动态图。

[0043] 图4是本发明实施例提供的不同直流近区风机数量下直流闭锁故障后换流母线电压动态图。

[0044] 图5是本发明实施例提供的不同系统等值阻抗 下换相失败故障后换流母线电压动态图。

[0045] 图6是本发明实施例提供的不同系统等值阻抗 下直流闭锁故障后换流母线电压动态图。

[0046] 图7为本发明又一实施例提供的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法的具体实施过程的流程示意图。

[0047] 图8为本发明实施例提供的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算系统的结构示意图。

[0048] 图9为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

[0049] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，都属于本发明保护的范围。

[0050] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

[0051] 本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

[0052] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

[0053] 另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样能够实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

[0054] 目前，对于系统过电压峰值的分析大都单独考虑直流故障无功特性对过电压的影响，缺乏风机低电压穿越特性、直流故障无功特性与过电压耦合关系的分析。并且随着高压直流系统的快速发展，直流送出系统大多存在多条直流外送通道，现有技术体现多条外送直流对系统直流故障过电压的分析还较为模糊。为此，本发明提供了一种方法，考虑了风机低电压穿越特性、直流故障无功特性与过电压耦合关系的分析，从而提高了直流故障过电压峰值计算结果的准确度。

[0055] 请参阅图1，图1为本发明实施例（一）提供的一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法的流程示意图。

[0056] 一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，包括：

[0057] S10、根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统的多个电压和多个功率，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

[0058] S20、确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

[0059] S30、将不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入所述换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。

[0060] 直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统通过可以建立多种场景。

[0061] 具体地，在多送出电力系统模型基础上，保持系统总发电出力不变，改变直流近区风机数量，从而实现近区风机出力的改变，即可得到不同近区风机数量或出力的多送出电力系统场景。

[0062] 优选地，风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法，还包括：

[0063] 改变系统等值阻抗的大小，以得到多个直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统。可以理解的是，多直流外送电力系统结构通常由系统等值阻抗决定，只要改变其中某一类参数，即可得到不同系统结构的多送出电力系统场景。

[0064] 步骤S10中通过建立好的直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统，能够确定多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，因此本模型中既考虑了多个直流外送系统，又考虑了风机的影响。

[0065] 在步骤S20中，进一步确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率，然后将不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入步骤S10得到的模型中，就能够计算出含有风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值。

[0066] 因此，本实施例通过考虑了风机低电压穿越特性、直流故障无功特性与过电压耦合关系的分析以建立多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，使得最终计算的直流故障过电压峰值更加准确。

[0067] 在一个实施例中，建立直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统场景及不同系统结构的多直流外送电力系统场景，包括：

[0068] 根据戴维宁定理将实际风火打捆的多直流外送电力系统等值为固定电动势通过等值阻抗连接的形式表示，如图1表示。其中， 为交流系统 系统侧等值阻抗， 为交流系统 系统侧等值阻抗， 为连接交流系统 与交流系统 的等值阻抗， 为交流系统 风机侧等值阻抗， 为交流系统 风机侧等值阻抗。

[0069] 具体的构建不同直流近区风机出力的多直流送出系统场景的方法：在多送出电力系统模型基础上，保持系统总发电出力不变，改变直流近区风机数量，从而实现近区风机出力的改变，即可得到不同近区风机数量或出力的多送出电力系统场景。

[0070] 具体的构建不同系统结构的多直流送出电力系统场景的方法：多送出系统结构由系统等值阻抗 决定，改变其中某一类参数，即可得到不同系统结构的多送出电力系统场景。

[0071] 本实施例通过建立多种场景和结构，从而考虑了多种情况下的直流故障后的换流母线过电压计算过程，使得计算结果更加准确。

[0072] 在一个实施例中，确定多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型，包括：

[0073] 根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率、无功功率，计算发生直流故障后交流系统的系统侧电压；以及，[0074] 根据故障后交流系统换流母线电压，以及故障后风机侧送出的有功功率、无功功率，计算故障后交流系统风机侧电压。

[0075] 优选地，故障后交流系统无功补偿发出的无功功率与故障后交流系统换流母线电压成正比。

[0076] 优选地，根据故障后的当前交流系统向另一交流系统送出的有功功率、无功功率，以及连接当前交流系统与另一交流系统的等值阻抗，计算当前交流系统换流母线电压。

[0077] 根据交流系统风机额定有功出力以及低电压穿越期间交流系统风机有功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的有功功率；

[0078] 根据交流系统风机额定无功出力以及低电压穿越期间交流系统风机无功出力比例系数，计算故障后风机侧送出的无功功率。

[0079] 根据故障后交流系统风机侧送出的有功功率，直流系统消耗的有功功率，故障后交流系统向其他交流系统送出有功功率之和，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的有功功率。

[0080] 根据故障后交流系统风机侧送出的无功功率，故障后交流系统无功补偿发出的无功功率、故障后交流系统向其他交流系统送出无功功率之和，直流系统消耗的无功功率，计算故障后交流系统的系统侧向换流母线输送的无功功率。

[0081] 本实施例中，主要根据风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压的理论分析方法，确定多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型。

[0082] 首先，推导得到风火打捆的多直流外送电力系统发生直流故障后换流母线过电压的理论分析方法。参见图2，图2提供了系统为准稳态模型的结构示意图，换流站均工作于整流状态，交流系统简化为固定电动势串联电抗。风火打捆的多直流送出系统在整流侧功率可用如下代数方程描述：

[0083]

[0084] 式中： 为稳态期间交流系统 风机侧送出有功功率； 为稳态期间交流系统风机侧送出无功功率； 为稳态期间交流系统 系统侧送出的有功功率； 为稳态期间交流系统 系统侧送出无功功率； 为稳态期间交流系统 换流站并联补偿无功功率；为稳态期间交流系统 所连直流系统消耗的有功功率； 为稳态期间交流系统 所连直流系统消耗的无功功率； 为稳态期间交流系统 向交流系统 输送的有功功率； 为稳态期间交流系统 向交流系统 输送的无功功率。

[0085] 进一步地，在发生直流故障后，直流系统传输的功率会发生急剧变化，直流故障后换流母线过电压理论分析方法如下：

[0086] 第1步：发生直流故障后交流系统 系统侧电压 可通过故障后交流系统 换流母线电压 及故障后交流系统 系统侧向换流母线输送的功率 和 求得：

[0087]

[0088] 式中： 为故障后交流系统 风机侧送出有功功率； 为故障后交流系统风机侧送出的无功功率； 为故障后交流系统 系统侧送出有功功率； 为故障后交流系统系统侧送出无功功率；  为故障后交流系统 向交流系统 送出的有功功率； 为故障后交流系统 向交流系统 送出无功功率； 为故障后交流系统 无功补偿发出的无功功率； 为故障后交流系统 所连直流系统消耗的有功功率； 为故障后交流系统 所连直流系统消耗的无功功率； 为故障后交流系统 系统侧母线电压； 为故障后交流系统 换流母线电压。

[0089] 第2步：故障后交流系统 风机侧电压 可通过故障后交流系统 换流母线电压及故障后风机侧送出功率 和 求得：

[0090]

[0091] 式中， 为故障后交流系统 风机侧母线电压。

[0092] 第3步：故障后交流系统 换流母线电压 可通过故障后换流母线 电压 及故障后交流系统i向交流系统j送出的有功功率 和无功功率 求得：

[0093]

[0094] 其中， 为故障后交流系统 换流母线电压。

[0095] 第4步：交流滤波器和无功功率补偿器大多数为电容组成，其输出的无功功率与电压的平方成正比，则故障期间其输出的无功功率可以表示为：

[0096]

[0097] 第5步：风机低电压穿越期间控制逻辑一般为：风机无功出力与机端电压跌落幅值成正比，风机有功出力限制为某一较小值。因此，故障后风机有功和无功出力为：

[0098]

[0099] 式中： 为低电压穿越期间交流系统 风机无功出力比例系数； 为低电压穿越期间交流系统风机有功出力比例系数； 为交流系统 风机额定有功出力； 为交流系统 风机额定无功出力。

[0100] 第6步：联立第1步至第5步公式即可求解上述式子可求得直流故障后各换流站母线过电压的计算公式。

[0101] 本实施例在建立模型时，考虑了风机低电压穿越特性、直流故障无功特性与过电压耦合关系对对风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值的影响，进而能够使得计算结果能加准确。

[0102] 为了得到直流故障引起的过电压峰值计算方法，需要对直流故障期间直流系统消耗的有功和无功功率动态进行分析。换相失败或直流闭锁时整流器消耗的无功会随着直流电压、电流和触发角的改变而变化，在计算故障过电压峰值时只需考虑故障过程中换流站消耗的最小无功功率，此时直流系统发出的无功对送端系统电压的冲击最大。由于过电压的大小与 和 相关，因此对于不同的直流故障，过电压的大小将会不同，以下针对直流闭锁和换相失败故障分别进行考虑。

[0103] 优选地，确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率，包括：

[0104] 当直流闭锁故障发生时，确定所述直流系统消耗的有功功率和无功功率均为0。

[0105] 当换相失败故障发生时，根据故障后直流电流最小值和直流电压最小值计算直流系统消耗的有功功率；

[0106] 根据故障后直流电流最小值、空载直流电压和直流电阻计算直流系统消耗的无功功率。

[0107] 1) 直流闭锁故障过电压峰值分析

[0108] 当直流闭锁故障发生时，认为直流系统逐渐停止工作并且最终消耗的有功和无功功率为0。可知当直流系统完全停止工作时系统电压达到峰值，即当发生直流闭锁故障过电压取峰值时直流系统消耗的有功和无功功率为：

[0109]

[0110] 将该值代入上述实施例第1步的公式后，联立求解即可得到直流闭锁故障后换流母线过电压峰值。

[0111] 2) 换相失败故障过电压峰值分析

[0112] 可以认为换相失败直流系统消耗无功最小时刻即为换相失败过电压取峰值时刻，此时，直流系统消耗的有功和无功可以表示为：

[0113]

[0114] 其中， 为故障后直流电流设定的最小值， 为空载直流电压， 为直流电阻， 为故障后直流电压最小值。

[0115] 将该公式代入上述实施例第1步的公式后，联立求解即可得到直流闭锁故障后换流母线过电压峰值。

[0116] 本实施例，针对对于不同的直流故障，过电压的大小将会不同，以下针对直流闭锁和换相失败故障分别进行考虑，使得计算结果更加准确。

[0117] 为了帮助理解，下面通过一个实例对本发明实施例进行进一步说明，以下仅为本发明实施例的一个实例，本发明实施例并不以此为限。

[0118] 在风火打捆的两直流送出电力系统中验证本方法的有效性，其结构如图2所示。

[0119] 利用前述方法，保持系统结构不变，改变交流系统1换流母线直流近区风机，分析直流近区风机数量与直流故障过电压峰值的关系。

[0120] 当直流发生换相失败后，近区风机进入低电压穿越，无功出力有所增加。当发生直流闭锁故障后，换流站及其近区电压会迅速升高，风机不会进入低电压穿越。不同风机数量下故障过电压峰值对比如表1所示。不同直流近区风机数量下换相失败故障和直流闭锁故障后电压动态曲线分别如图3和图4所示。

[0121]

[0122] 由图3和图4可知，直流闭锁、直流换相失败等均可能引起暂态过电压。然而直流换相失败会引起周围大量风机进入低电压穿越，风电场与换流站的无功盈余“叠加”，会导致系统电压的进一步抬升。而直流闭锁不会引起风机进入低电压穿越，换流站是直流闭锁送端暂态过电压的唯一“无功源”。因此，直流换相失败期间送端近区暂态电压一般高于直流闭锁。分析结果表明，当风机数量增加时，换相失败故障过电压峰值变大，直流闭锁故障过电压峰值不变。对比仿真结果和数学模型分析结果，可以发现二者相差很小且误差控制在1%以内。仿真结果证明了本文提出的过电压峰值计算方法的准确性和有效性。

[0123] 利用前述方法，保持直流近区风机数量不变，改变交流系统1等值阻抗 ，分析系统结构与直流故障过电压峰值的关系。

[0124] 不同系统等值阻抗下由直流闭锁和换相失败故障导致的过电压峰值仿真结果和计算结果分别如表2和表3所示。系统故障后电压动态如图5和图6所示。

[0125]

[0126]

[0127] 分析可知，当故障发生在直流系统1时，随着系统等值阻抗 增加时，换流母线的过电压水平会升高。对比仿真结果和计算结果，可以发现二者相差很小。仿真结果证明了本文提出的过电压计算方法的准确性和有效性。

[0128] 在一个实施例中，还提供一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法：包括建立不同直流近区风机数量或不同系统结构的风火打捆多直流送出电力系统模型，然后根据公式推导得到直流故障过电压的理论分析方法，引入最小无功的计算方法，得到直流故障过电压峰值的计算方法，最后得到各系统的等效参数，根据过电压峰值计算方法，计算不同直流近区风机数量及不同系统结构的风火打捆的多直流外送电力系统的直流故障过电压峰值。

[0129] 通过改变系统的等效阻抗值，能够建立不同的多直流外送电力系统场景，最终计算出不同直流近区风机数量及不同系统结构的风火打捆的多直流外送电力系统的直流故障过电压峰值。

[0130] 参见图8，在一个实施例中，还提供了一种风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算系统，包括：

[0131] 模型构建单元100，用于根据直流近区含不同风机数量的多直流外送电力系统的多个电压和多个功率，确定所述多直流外送电力系统发生直流故障后的换流母线过电压计算模型；

[0132] 参数计算单元200，用于确定不同故障类型下的所述多直流外送电力系统中直流系统消耗的有功功率和无功功率；

[0133] 峰值计算单元300，用于将不同故障类型下的直流系统消耗的有功功率和无功功率代入换流母线过电压计算模型，计算直流故障过电压峰值。

[0134] 在一些实施例中，本发明公开实施例提供的系统具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

[0135] 本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上述任意一种可能实现的方式的风火打捆的多直流外送电力系统直流故障过电压峰值计算方法。

[0136] 本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器、发送装置、输入装置、输出装置和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述处理器执行所述计算机指令时，所述电子设备执行如上述任意一种可能实现的方式的方法。

[0137] 请参阅图9，图9为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。

[0138] 该电子设备2包括处理器21，存储器22，输入装置23，输出装置24。该处理器21、存储器22、输入装置23和输出装置24通过连接器相耦合，该连接器包括各类接口、传输线或总线等等，本发明实施例对此不作限定。应当理解，本发明的各个实施例中，耦合是指通过特定方式的相互联系，包括直接相连或者通过其他设备间接相连，例如可以通过各类接口、传输线、总线等相连。

[0139] 处理器21可以是一个或多个图形处理器（graphics processing unit， GPU），在处理器21是一个GPU的情况下，该GPU可以是单核GPU，也可以是多核GPU。可选的，处理器21可以是多个GPU构成的处理器组，多个处理器之间通过一个或多个总线彼此耦合。可选的，该处理器还可以为其他类型的处理器等等，本发明实施例不作限定。

[0140] 存储器22可用于存储计算机程序指令，以及用于执行本发明方案的程序代码在内的各类计算机程序代码。可选地，存储器包括但不限于是随机存储记忆体（random access memory，RAM）、只读存储器（read‑only memory，ROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable programmable read only memory，EPROM）、或便携式只读存储器（compact disc read‑only memory，CD‑ROM），该存储器用于相关指令及数据。

[0141] 输入装置23用于输入数据和/或信号，以及输出装置24用于输出数据和/或信号。输出装置23和输入装置24可以是独立的器件，也可以是一个整体的器件。

[0142] 可理解，本发明实施例中，存储器22不仅可用于存储相关指令，本发明实施例对于该存储器中具体所存储的数据不作限定。

[0143] 可以理解的是，图9仅仅示出了一种电子设备的简化设计。在实际应用中，电子设备还可以分别包含必要的其他元件，包含但不限于任意数量的输入/输出装置、处理器、存储器等，而所有可以实现本发明实施例的视频解析装置都在本发明的保护范围之内。

[0144] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

[0145] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。所属领域的技术人员还可以清楚地了解到，本发明各个实施例描述各有侧重，为描述的方便和简洁，相同或类似的部分在不同实施例中可能没有赘述，因此，在某一实施例未描述或未详细描述的部分可以参见其他实施例的记载。

[0146] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0147] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0148] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0149] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（digital subscriber line，DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘（digital versatile disc，DVD）)、或者半导体介质（例如固态硬盘（solid state disk ，SSD））等。

[0150] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：只读存储器（read‑only memory，ROM）或随机存储存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。