[發明專利]一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法及裝置

在審

• 申請號: 202110503885.7
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113312580A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 侯凱;王志剛;王小紅;梁帥奇;王國寧;曾肖明;劉育鑫;王后生;姜輝
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司;南瑞集團有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國網電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;H02J1/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松

本發明公開了一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法及裝置，通過直流電抗器的參數確定方法和不等式約束條件，圖形化簡化設計方法和約束區域，根據改進型ISOP直流變壓器雙極短路故障時的穿越要求，結合當前的系統參數，根據所推導的計算公式和約束條件，更加準確和快速設計出所需要的直流電抗器參數。并將約束不等式進一步推導，形成新的圖形化方法，本發明使得計算更加方便直觀，更加有利于工程應用。本發明提供的一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法及裝置。

技術領域

本發明涉及一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法及裝置，屬于電力電子技術領域。

背景技術

近年來隨著電力電子技術的發展，以及風光儲、充電樁和數據中心等直流電源和直流負荷的大規模接入，中壓直流配電技術蓬勃發展。直流變壓器作為中壓直流配電網中的關鍵設備，不僅能夠實現不同直流電壓等級的電網互聯，而且能夠實現直流電壓大變比變換，功率控制和電氣隔離等功能。

隨著直流配電網對可靠性和自愈性要求的提高，在直流變壓器發生自身故障，或者直流系統發生故障時，要求直流變壓器具有故障隔離和故障穿越能力。不同于其他應用場合，對于直流變壓器來說，要求中壓側雙極短路時注入系統的故障電流非常小，一般小于功率器件的額定電流，因此對閉鎖時間要求極為苛刻，傳統估算方法不再適用，因此有必要研究新的參數確定方法，從而在更小的時間尺度更加準確快速的計算直流電抗器的參數。

本方法是根據二階電路方程進行暫態分析，推導出電抗器參數的計算公式。由于改進型ISOP型拓撲較新，針對其直流限流電抗器的這種公式推導和參數設計幾乎沒有，而最相關的是MMC(模塊化多電平)中的平波電抗器的設計。現有技術提出了一種環網狀柔性直流輸電系統的平波電抗器參數設計方法，針對環網狀柔性直流輸電系統的平波電抗器參數設計方法提出了更明確地故障電流計算的限制條件，縮小所需平波電抗器的參數范圍，但是也因為是根據環網狀工況進行推導的，并不適應普遍情況。另一現有技術提出了一種適用于模塊化多電平換流器的直流電抗器參數設計方法，通過橋臂所能承受的最大故障電流限值條件來設計直流電抗器電感值，同時考慮交流饋入、電容放電對故障電流的影響，但是由于MMC短路時的拓撲與直流變壓器有所區別，并且MMC所能接受的短路電流的大小和時間尺度與直流變壓器完全不同，因此并不適用于直流變壓器的直流電抗器參數設計。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法及裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種直流變壓器故障穿越電抗器的參數確定方法，包括如下步驟：

直流變壓器輸入端短路時，采集參數U₀、I₂、I₀、t₂、C；

將參數U₀、I₂、I₀、t₂、C分別輸入約束條件1、約束條件2，判斷約束條件1、約束條件2是否滿足；

根據約束條件1、約束條件2不同判斷情況，采用公式(3)對直流電抗器電容值進行計算；

所述U₀為直流變壓器輸入端短路時，直流母線電壓的初始電壓；

所述I₂為直流變壓器輸入端短路時，輸入端短路電流主動阻斷時的電流；

所述I₀為直流變壓器輸入端短路時，輸入端短路電流的初始電流；

所述t₂為直流變壓器輸入端短路時，輸入端短路到短路電流主動阻斷的時間；

所述C為直流變壓器輸入端短路時，輸入端等效電容；

所述約束條件1的計算公式如下：