[發(fā)明專利]一種柔性直流電網限流電抗器的優(yōu)化配置方法

在審

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• 申請日: 2022-04-10
• 公開（公告）號: CN114865678A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 唐誦;陳敏;朱冠南;梁釗培;張成浩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G06F30/20
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及柔性直流電網技術領域，旨在提供一種柔性直流電網限流電抗器的優(yōu)化配置方法。包括：將柔性直流電網進行保護分區(qū)，建立單個保護分區(qū)的故障近似解析模型，求解每臺直流斷路器的最大開斷電流和各個限流電抗器取值之間的函數(shù)表達式；選取直流斷路器最大開斷電流的優(yōu)化目標，并選取限流電抗器的合理取值范圍；然后求解單個保護分區(qū)內滿足需求的優(yōu)化取值集合；結合限流電抗器的總取值上限和直流斷路器總開斷容量，從各個保護分區(qū)中的優(yōu)化取值集合中選取整體最優(yōu)配置方案。本發(fā)明在保證限流電抗器總取值不超過上限的前提下，選擇使直流斷路器總容量最小的配置方案作為最優(yōu)配置方案，能在提高柔直電網運行可靠性的同時，降低保護設備成本。

技術領域

本發(fā)明涉及柔性直流電網技術領域，具體涉及柔直電網中限流電抗器的優(yōu)化配置方法。

背景技術

模塊化多電平換流器MMC憑借諧波含量少、開關頻率低、可靠性高等優(yōu)勢已經在柔性直流工程中廣泛應用，隨著柔性直流輸電技術的不斷成熟，構建柔性直流電網已經逐漸成為當前電力工業(yè)界新的發(fā)展方向。然而柔性直流電網具有低阻尼特性，導致直流故障發(fā)展速度快、波及范圍廣，嚴重威脅系統(tǒng)的安全可靠運行。保證柔性直流電網在故障下的生存能力，是當前的一個關鍵技術難點。

為了保證柔性直流電網在故障發(fā)生后仍具備功率送出能力，應在線路兩側配置直流斷路器；當故障發(fā)生時切除故障線路，電網非故障部分可維持正常運行。然而該方案會導致直流斷路器開斷容量過大，成本過高，對構建柔性直流電網造成了較大的經濟壓力。為了抑制故障電流，降低直流斷路器成本，當前柔性直流電網工程在輸電線路兩側配置一定的限流電抗器，抑制故障電流。

然而在現(xiàn)有工程中，所配置限流電抗器并未考慮MMC換流站、輸電線路等不同參數(shù)，而是采用簡單的平均分配；這導致柔性直流電網中的全局限流效果并未達到最優(yōu)，因此直流斷路器總成本仍有優(yōu)化空間。而目前關于柔性直流電網中限流電抗器的優(yōu)化配置缺少可靠、有效的理論方法。僅靠基于電磁暫態(tài)仿真進行優(yōu)化配置需要花費大量時間，效率過低，無法保證得到全局最優(yōu)結果。因此，考慮到未來構建多端直流電網的需求，研究限流電抗器的優(yōu)化配置策略具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種柔性直流電網限流電抗器的優(yōu)化配置方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出以下技術方案：

提供一種柔性直流電網限流電抗器的優(yōu)化配置方法，包括：

(1)根據(jù)換流站和輸電線路空間位置，將柔性直流電網進行保護分區(qū)；每個保護分區(qū)包含單個換流站、若干個限流電抗器和直流斷路器，其中限流電抗器和直流斷路器的數(shù)量與該換流站所連輸電線路數(shù)量相同；

(2)建立單個保護分區(qū)的故障近似解析模型，求解該分區(qū)內每臺直流斷路器的最大開斷電流和各個限流電抗器取值之間的函數(shù)表達式；

(3)根據(jù)直流斷路器所使用的IGBT通流能力，選取直流斷路器最大開斷電流的優(yōu)化目標，并選取限流電抗器的合理取值范圍；然后基于各直流斷路器最大開斷電流和各限流電抗之間的函數(shù)表達式，求解單個保護分區(qū)內滿足需求的多個限流電抗器優(yōu)化取值集合；

(4)結合柔性直流電網中限流電抗器的總取值上限和直流斷路器總開斷容量，從各個保護分區(qū)中的優(yōu)化取值集合中選取柔直電網整體最優(yōu)配置方案。

發(fā)明原理描述：

在本發(fā)明所建立的單個保護分區(qū)的故障近似解析模型中，分區(qū)內換流站等效為二階放電電路，由等效電容、等效電感和等效電阻串聯(lián)構成，分區(qū)外換流站等效為電壓源串聯(lián)電感模型，由于輸電線路阻抗主要為電抗，因此用等效電抗代替，分區(qū)外限流電抗器取值視為定值，并基于該模型求解單個分區(qū)內每臺直流斷路器開斷電流與分區(qū)內限流電抗器的解析數(shù)學表達式。