[發明專利]柔性直流輸電換流器放電模型及其放電時間定值整定方法

有效

• 申請號: 201610827634.3
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106646145B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李超;唐志軍;林國棟;石吉銀;晁武杰;郭健生;鄒煥雄;胡文旺
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國家電網公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種柔性直流輸電換流器放電模型及其放電時間定值整定方法，放電模型包括電容、并聯電阻、取能電源等效電阻、取能電源開關、第一二極管、第二二極管；所述取能電源開關控制取能電源開通或關斷，取能電源開通時，電容通過并聯電阻、取能電源共同放電；取能電源關斷后，電容通過并聯電阻放電。停運時取能電源處于開通狀態，分段計算通過并聯電阻、取能電源共同放電的時間、只通過并聯電阻放電的時間、兩段時間求和得到換流器放電時間；停運時取能電源處于關斷狀態，計算只通過并聯電阻放電的放電時間。本發明通過柔性直流輸電換流器放電模型及放電時間定值整定方法為分析換流器放電過程和整定相關繼電保護定值提供理論依據和技術支持。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，特別是涉及一種柔性直流輸電換流器放電模型及其放電時間定值整定方法。

背景技術

換流器停運是柔性直流輸電工程運維過程中的關鍵狀態之一，包括正常停運、故障停運、緊急停運等多種方式。換流器停運后由于子模塊IGBT閉鎖和二極管反向截止，子模塊電容電壓不能迅速放電，只能通過并聯電阻等緩慢放電。由于電容殘留電壓過大，放電過程中閥廳門禁系統應處于閉鎖狀態，禁止運維人員進入。放電時間直接關系到閥廳門禁閉鎖時間和電容殘留電壓大小，需要獲得放電過程中時間與電容電壓的關系，最終確定放電時間定值。目前研究中換流器放電時間計算結果與實際偏差較大，因此有必要建立柔性直流輸電換流器放電模型并提出放電時間定值整定方法，為柔性直流輸電工程停運過程中相關繼電保護定值整定提供理論依據和技術支持。

目前換流器停運過程的相關研究中，主要集中在設計橋臂放電電阻和子模塊并聯電阻兩個方面。橋臂放電電阻放置在橋臂之間，在放電時開通作為放電通道；子模塊并聯電阻與電容并聯，在換流器啟動時起均壓作用、在換流器停運后作為放電電阻使用。例如文獻《模塊化多電平換流器型直流輸電系統的啟停控制》、《MMC-HVDC向無源網絡供電的停機策略》等通過橋臂中放電電阻的投入來實現子模塊電容的放電，但由于電壓低于某一閥值后子模塊IGBT閉鎖和二極管反向截止，使電壓不能通過橋臂中的放電電阻放電完全。且此類研究忽略了并聯電阻的放電作用，導致放電時間計算結果誤差較大，目前并沒有實際應用案例。已有文獻研究了并聯電阻的放電作用，如《模塊化多電平換流器型高壓直流輸電系統停運控制策略研究》在分析換流器停運過程時介紹了不可控能量耗散階段中均壓電阻的放電作用。但現有研究均忽略了取能電源及其供電的二次控制回路負載的放電作用，使放電過程電容電壓變化曲線和放電時間定值計算結果誤差較大。取能電源與并聯電阻一樣直接并聯在電容兩端，當取能電源工作時，取能電源及其負載時刻消耗電容電量，因此換流器放電時必須考慮取能電源的放電作用。

鑒于目前對換流器停運后放電過程機理研究并不透徹、且放電時間計算結果誤差較大的現狀，本發明提出了柔性直流輸電換流器放電模型及放電時間定值整定方法。該方法綜合考慮取能電源工作狀態、取能電源等效電阻和并聯電阻等因素的影響，闡明了換流器放電過程的機理并提高了放電時間定值整定結果的準確度。通過本發明提供的柔性直流輸電換流器放電模型及放電時間定值整定方法對換流器放電過程分析和相關繼電保護定值整定具有重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種柔性直流輸電換流器放電模型及放電時間定值整定方法，一方面該放電模型綜合考慮取能電源工作狀態、取能電源等效電阻和并聯電阻對電容放電的影響，闡明了換流器放電過程的機理；另一方面根據放電模型推導出放電時間整定公式，整定后的放電時間定值誤差較小。通過本發明為分析換流器放電過程和整定相關繼電保護定值提供理論依據和技術支持。

本發明采用以下方案實現：一種柔性直流輸電換流器放電模型，包括電容、并聯電阻、取能電源等效電阻、取能電源開關、第一二極管、第二二極管；所述第一二極管的陰極與所述電容的正極、所述并聯電阻的一端、所述取能電源開關的一端相連，所述取能電源開關的另一端與所述取能電源等效電阻的一端連接，所述等效電阻的另一端同時與所述并聯電阻的另一端、所述電容的負極、所述第二二極管的陽極、一子模塊的負極相連，所述子模塊正極與第一二極管的陽極、所述第二二極管的陰極連接。