一种电源系统甩负荷过电压抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电源系统甩负荷过电压抑制方法，所述方法包括：对电源系统建立等效电路模型；基于所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压；当所述电源系统发生失超故障时会触发电源系统紧急停运命令；无功补偿装置响应于所述电源系统紧急停运命令，对所述电源系统执行电压限制控制，以抑制所述电源系统的甩负荷过电压；本发明专利技术实施例能够在电源系统发生诸如失超等严重故障时，能实现对负载的及时有效切除，保障电源系统稳定安全运行。保障电源系统稳定安全运行。保障电源系统稳定安全运行。

A method of suppressing over-voltage during load rejection in power system

【技术实现步骤摘要】
一种电源系统甩负荷过电压抑制方法


[0001]本专利技术涉及电气
，尤其涉及一种电源系统甩负荷过电压抑制方法。

技术介绍

[0002]Tokamak电源系统容量大、结构复杂、故障种类也很多，比如直流侧短路、晶闸管误触发、水冷失效、逆变失败、交流侧开关断开、整流变压器短路故障等等。保护系统会根据故障严重程度，分别采取慢退磁、快退磁、失超保护等措施将电源系统退出运行。最为严重也是对供电网络影响较大的一种故障是超导磁体失去超导态，若短时间内不采取有效措施可能会导致巨大电流烧毁价格昂贵的超导线圈。当失超故障发生时，需要迅速断开直流回路电流，将超导线圈中的能量快速转移出来，此时电源系统迅速改为逆变运行，同时根据故障前负载电流方向，触发相应的外旁通晶闸管开关，为其提供一条续流通道，否则在极短时间内线圈电流降为零，将产生很高的过压，破坏线圈绝缘，其后封锁变流器的触发脉冲，使其退出运行，最后延时100ms断开交流电源系统断路器。电流转移过程时间的长短与变流器负载电流、触发旁通的时刻、平衡电抗器以及交流系统的等效电感有关，从发出旁通指令到电流转移完成，这一过程通常只需8ms，正常控制方式下无功补偿系统无法响应，将引起供电网络很高的暂时过电压，给设备安全带来很大危险。
[0003]简单来说Tokamak电源系统运行时发生诸如失超等严重故障时候，需要立即切除电源等大容量无功负载，这一过程通常很短，由于无功补偿装置无法及时响应及滤波补偿支路的过补偿，将在供电线路上引起很高的过电压，即产生所谓甩负荷过电压。GB/T18481r/>‑
2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》将甩负荷过电压划分为暂时过电压中的工频过电压。因此，在电源系统运行时发生失超故障时如何及时有效切除负载以确保电源系统稳定安全运行是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种甩大容量变流器负荷无功补偿系统过电压抑制方法，在电源系统发生诸如失超等严重故障时，能实现对负载的及时有效切除，保障电源系统稳定安全运行。
[0005]本专利技术实施例提供了一种电源系统甩负荷过电压抑制方法，包括：对电源系统建立等效电路模型；根据所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压；无功补偿装置响应于电源系统紧急停运命令，对所述电源系统执行电压限制控制，以抑制所述电源系统的甩负荷过电压；其中，所述电源系统紧急停运命令是在所述电源系统发生失超故障时触发。
[0006]作为上述方案的改进，所述对电源系统建立等效电路模型，包括：将电源系统等效为恒压源、电阻和电感串联，将变流器等效为感性负载，将滤波支路等效为电阻、电感和电容串联，得到所述等效电路模型；
则，所述等效电路模型的函数表达为：；其中，U
m
表示电源系统母线电压幅值，u
c
(t)表示电容电压瞬时值，表示电源角频率，表示初相角，L
s
表示接入点等效电感，R
s
表示接入点等效电阻，L表示滤波支路的等效电感，R表示滤波支路的等效电阻，C表示滤波支路的等效电容，t表示时间。
[0007]作为上述方案的改进，所述根据所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压，包括：根据所述等效电路模型，得到变流器等效参数和各滤波支路等效参数；根据所述电源系统的变流器接入点短路容量、所述无功补偿装置的电压等级以及变流器等效参数，计算接入点等效电感、接入点等效电阻和接入点等效电抗；根据各滤波支路等效参数，计算滤波支路的等效电阻；根据各滤波支路等效参数、所述接入点等效电感和所述接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感；根据所述接入点等效电感、接入点等效电阻、接入点等效电抗和所述滤波支路的等效电容、等效电感、等效电阻，计算所述电源系统的甩负荷过电压。
[0008]作为上述方案的改进，所述根据各滤波支路等效参数、所述接入点等效电感和所述接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感，包括：根据各滤波支路等效参数和所述接入点等效电感，计算变流器并联谐振频率点；根据所述变流器并联谐振频率点和接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感。
[0009]作为上述方案的改进，所述根据各滤波支路等效参数和所述接入点等效电感，计算变流器并联谐振频率点，包括：根据公式（1），计算变流器并联谐振频率点；；（1）其中，C3、L3表示3滤波支路的等效电容和等效电感；C5、L5表示5滤波支路的等效电容和等效电感；C7、L7表示7滤波支路的等效电容和等效电感；C
11
、L
11
表示11滤波支路的等效电容和等效电感；n表示变流器并联谐振频率点；表示电源角频率；表示电源系统和TCR支路并联的等效电感。
[0010]作为上述方案的改进，所述根据所述变流器并联谐振频率点和接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感，包括：根据公式（2），计算滤波支路的等效电抗和等效感抗；；（2）
其中，n表示变流器并联谐振频率点；表示滤波支路的等效电抗；X
C
表示滤波支路的等效容抗；X
L
表示滤波支路的等效感抗；X
S
表示接入点等效电抗。
[0011]作为上述方案的改进，所述根据接入点等效电感、接入点等效电阻、接入点等效电抗和所述滤波支路的等效电容、等效电感、等效电阻，计算所述电源系统的甩负荷过电压，包括：根据公式（3），计算所述电源系统的甩负荷过电压u
c
(t)；；（3）其中，C1、C2表示设定的常数；表示衰减系数，；表示谐振角频率，；j表示虚数单位；U
m
表示电源系统母线电压幅值；表示初相角；X
S
表示接入点等效电抗；X
L
表示滤波支路的等效感抗；X
C
表示滤波支路的等效容抗；R
S
表示接入点等效电阻；L
S
表示接入点等效电感；R表示滤波支路的等效电阻；L表示滤波支路的等效电感；、Z表示变量，表示电源角频率，t表示时间，表示根据衰减系数和谐振角频率计算出的中间参数。
[0012]作为上述方案的改进，所述无功补偿装置响应于所述电源系统紧急停运命令，对所述电源系统执行电压限制控制，包括：所述电源系统在触发电源系统紧急停运命令后，向无功补偿装置下发快速切除感性负载命令；判断所述无功补偿装置是否执行所述快速切除感性负载命令；若是，所述无功补偿装置启动电压限制控制并将触发角钳制在第一角度；若否，所述无功补偿装置闭锁电压限制控制；在启动电压限制控制并将触发角钳制在第一角度之后，判断所述电源系统的感性负载是否已切除；若是，则在延时设定时间后，所述无功补偿装置闭锁电压限制控制；若否，则所述无功补偿装置将触发角钳制在第一角度。
[0013]相对于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于：通过对电源系统建立等效电路模型；然后基于所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压；当所述电源系统发生失超故障时会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源系统甩负荷过电压抑制方法，其特征在于，包括：对电源系统建立等效电路模型；根据所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压；无功补偿装置响应于电源系统紧急停运命令，对所述电源系统执行电压限制控制，以抑制所述电源系统的甩负荷过电压；其中，所述电源系统紧急停运命令是在所述电源系统发生失超故障时触发。2.如权利要求1所述的电源系统甩负荷过电压抑制方法，其特征在于，所述对电源系统建立等效电路模型，包括：将电源系统等效为恒压源、电阻和电感串联，将变流器等效为感性负载，将滤波支路等效为电阻、电感和电容串联，得到所述等效电路模型；则，所述等效电路模型的函数表达为：；其中，U
m
表示电源系统母线电压幅值，u
c
(t)表示电容电压瞬时值，表示电源角频率，表示初相角，L
s
表示接入点等效电感，R
s
表示接入点等效电阻，L表示滤波支路的等效电感，R表示滤波支路的等效电阻，C表示滤波支路的等效电容，t表示时间。3.如权利要求2所述的电源系统甩负荷过电压抑制方法，其特征在于，所述根据所述等效电路模型，计算所述电源系统的甩负荷过电压，包括：根据所述等效电路模型，得到变流器等效参数和各滤波支路等效参数；根据所述电源系统的变流器接入点短路容量、所述无功补偿装置的电压等级以及变流器等效参数，计算接入点等效电感、接入点等效电阻和接入点等效电抗；根据各滤波支路等效参数，计算滤波支路的等效电阻；根据各滤波支路等效参数、所述接入点等效电感和所述接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感；根据所述接入点等效电感、接入点等效电阻、接入点等效电抗和所述滤波支路的等效电容、等效电感、等效电阻，计算所述电源系统的甩负荷过电压。4.如权利要求3所述的电源系统甩负荷过电压抑制方法，其特征在于，所述根据各滤波支路等效参数、接入点等效电感和接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感，包括；根据各滤波支路等效参数和所述接入点等效电感，计算变流器并联谐振频率点；根据所述变流器并联谐振频率点和接入点等效电抗，计算滤波支路的等效电容和等效电感。5.如权利要求4所述的电源系统甩负荷过电压抑制方法，其特征在于，所述根据各滤波支路等效参数和所述接入点等效电感，计算变流器并联谐振频率点，包括：根据公式（1），计算变流器并联谐振频率点；；（1）其中，C3、L3表示3滤波支路的等效电容和等效电感；C5、L5表示5滤波支路的等效电容和
等效电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚楠，田贇祥，许留伟，卢晶，茆智伟，茆华风，李俊，王鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：