一种桥臂阻尼电阻设计方法技术

本发明专利技术提供一种桥臂阻尼电阻设计方法，通过在不考虑桥臂阻尼电阻情况下确定直流侧发生直流短路故障后跳开关时的直流电流，以及短路电流衰减最慢的故障点的故障回路电阻和电感确定桥臂总阻尼电阻值，通过桥臂电流最大值和阻尼模块的额定电压确定单个阻尼模块的阻尼电阻值，最后确定阻尼模块数量。本发明专利技术所提供的桥臂阻尼电阻设计方法通过计算柔性直流输电系统中桥臂阻尼模块的电阻值和阻尼模块数量，避免了目前采用的电磁暂态模型的大量迭代计算，适用于大规模多端系统。适用于大规模多端系统。适用于大规模多端系统。

【技术实现步骤摘要】
一种桥臂阻尼电阻设计方法


[0001]本专利技术属于电力系统柔性直流输电
，具体涉及一种桥臂阻尼电阻设计方法。

技术介绍

[0002]柔性直流输电广泛适用于风力发电并网、孤岛供电、交流系统的异步互联、分布式发电并网、多端直流输电以及城市配电网增容改造等领域。但是目前的柔性直流技术不具备直流线路故障快速恢复能力，不但影响其在直流更高电压等级的应用，还限制了其在多端柔性直流上的适用范围。
[0003]为了解决直流线路故障的快速恢复问题，桥臂阻尼方案是一种可行的解决方案。桥臂阻尼方案是在换流器桥臂中串入了限制短路电流的阻尼模块，正常运行情况下，阻尼模块中的阻尼电阻被旁路；而直流故障情况下，阻尼模块投入阻尼电阻，可加速故障后桥臂电抗器内残余能量的释放，减少短路电流衰减时间。相关研究表明，桥臂阻尼方案加速短路电流衰减的效果主要受阻尼电阻取值影响，随着阻尼电阻的增加，短路电流的衰减速度会加快，但是增加阻尼电阻值的同时会增加短路时阻尼模块过电压的风险，需要通过增加模块数量进行平衡，为了保证桥臂阻尼系统的有效性和安全性，在工程应用中需要对阻尼电阻值和模块数量进行设计。
[0004]期刊文献《基于桥臂阻尼阀组的模块化多电平换流器故障快速清除与系统恢复技术》(电力自动化设备2018年4月第38卷第4期)提出了适用于工程的桥臂阻尼参数的选取原则和工程参数设计流程，该方法主要依赖仿真确定最大故障电流，采用的电磁暂态模型需要大量迭代计算以及不适用于大规模多端系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种桥臂阻尼电阻设计方法。
[0006]为此，本专利技术的上述目的通过如下技术方案实现：
[0007]一种桥臂阻尼电阻设计方法，其特征在于：应用于采用桥臂阻尼方案的柔性直流输电系统的阻尼模块的阻尼电阻设计，所述柔性直流系统包括至少两个模块化多电平换流器，所述设计方法包括对每个模块化多电平换流器独立开展，包括如下步骤：
[0008]1)、不考虑桥臂阻尼电阻情况下，确定直流侧发生直流短路故障后跳开关时的直流电流I
dk1
，进入步骤2)；
[0009]2)、分析直流线路网络，确定直流线路上发生故障时模块化多电平换流器短路电流衰减最慢的故障点F，并得到故障点F与模块化多电平换流器构成的故障回路电阻R和电感，进入步骤3)；
[0010]3)、根据故障回路电阻R和电感L，以及衰减电流I
τ
和衰减时间t
τ
，得到桥臂总阻尼电阻值R
dmtot
，进入步骤4)；
[0011]4)、不考虑桥臂阻尼电阻情况下，确定模块化多电平换流器直流侧发生直流短路故障时，桥臂电流最大值I
bk
，进入步骤5)；
[0012]5)、确定阻尼模块的额定电压U
ndm
，进入步骤6)；
[0013]6)、根据I
bk
和U
ndm
，确定每个阻尼模块中的阻尼电阻R
dm
大小，进入步骤7)；
[0014]7)、根据R
dmtot
和R
dm
，确定阻尼模块数量N
dm
。
[0015]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0017]步骤1)中，直流电流I
dk1
通过下式确定：
[0018][0019]式中：U
sm
为交流侧相电压，L
ac
为交流侧电感，ω为交流系统额定角频率，L
b
为桥臂电感。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0021]步骤2)中，故障点F通过如下步骤确定：
[0022]1)、对直流线路网络中每个可能的故障点X，计算故障点X至模块化多电平换流器的直流线路电感L
linex
和直流线路电阻R
linex
；
[0023]2)、计算故障点X至模块化多电平换流器构成的故障回路的电阻Rx和电感Lx：
[0024][0025][0026]式中：R0为桥臂电阻，R
linex
为直流线路电阻，L
b
为桥臂电抗，L
d
为直流平波电抗器电感，L
linex
为直流线路电感；
[0027]3)、选取Lx/Rx最大的故障点作为故障点F。
[0028]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0029]步骤3)中，桥臂总阻尼电阻值R
dmtot
通过下式得到：
[0030][0031]式中：k
d
为裕度系数，取值范围为1至10，通过调整k
d
的取值，为桥臂阻尼系统设计提供裕度；L为电感；t
τ
为衰减时间；I
dk1
为直流侧发生直流短路故障后跳开关时的直流电流；I
τ
为衰减电流；R为故障回路电阻。
[0032]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0033]步骤4)中，桥臂电流最大值I
bk
通过如下步骤确定：
[0034]1)、计算直流短路时模块化多电平换流器闭锁后至交流跳开关前的最大桥臂电流I
bk1
：
[0035][0036]式中：
[0037][0038][0039]θ
dc
＝arctan(τω
dc
)
[0040][0041]其中，N为子模块个数，C0为子模块电容，i
dc0
为短路故障发生前的直流侧电流，U
dc0
为短路故障发生前的直流侧电压；
[0042]2)、计算直流短路时模块化多电平换流器闭锁后交流未跳开关的稳态情况下的桥臂电流I
bk2
：
[0043][0044]3)、桥臂电流最大值I
bk
选取I
bk1
和I
bk2
中的较大值。
[0045]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0046]步骤6)中，阻尼电阻R
dm
满足：
[0047][0048]式中：U
ndm
为阻尼模块的额定电压。
[0049]作为本专利技术的一种优选技术方案：
[0050]步骤7)中，阻尼模块数量N
dm
满足：
[0051][0052]式中：R
dmtot
为桥臂总阻尼电阻值，R
dm
为每个阻尼模块中的阻尼电阻。
[0053]本专利技术提供一种桥臂阻尼电阻设计方法，通过在不考虑桥臂阻尼电阻情况下确定直流侧发生直流短路故障后跳开关时的直流电流，以及短路电流衰减最慢的故障点的故障回路电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥臂阻尼电阻设计方法，其特征在于：应用于采用桥臂阻尼方案的柔性直流输电系统的阻尼模块的阻尼电阻设计，所述柔性直流系统包括至少两个模块化多电平换流器，所述设计方法包括对每个模块化多电平换流器独立开展，包括如下步骤：1)、不考虑桥臂阻尼电阻情况下，确定直流侧发生直流短路故障后跳开关时的直流电流I
dk1
，进入步骤2)；2)、分析直流线路网络，确定直流线路上发生故障时模块化多电平换流器短路电流衰减最慢的故障点F，并得到故障点F与模块化多电平换流器构成的故障回路电阻R和电感，进入步骤3)；3)、根据故障回路电阻R和电感L，以及衰减电流I
τ
和衰减时间t
τ
，得到桥臂总阻尼电阻值R
dmtot
，进入步骤4)；4)、不考虑桥臂阻尼电阻情况下，确定模块化多电平换流器直流侧发生直流短路故障时，桥臂电流最大值I
bk
，进入步骤5)；5)、确定阻尼模块的额定电压U
ndm
，进入步骤6)；6)、根据I
bk
和U
ndm
，确定每个阻尼模块中的阻尼电阻R
dm
大小，进入步骤7)；7)、根据R
dmtot
和R
dm
，确定阻尼模块数量N
dm
。2.根据权利要求1所述的桥臂阻尼电阻设计方法，其特征在于：步骤1)中，直流电流I
dk1
通过下式确定：式中：U
sm
为交流侧相电压，L
ac
为交流侧电感，ω为交流系统额定角频率，L
b
为桥臂电感。3.根据权利要求1所述的桥臂阻尼电阻设计方法，其特征在于：步骤2)中，故障点F通过如下步骤确定：1)、对直流线路网络中每个可能的故障点X，计算故障点X至模块化多电平换流器的直流线路电感L
linex
和直流线路电阻R
linex
；2)、计算故障点X至模块化多电平换流器构成的故障回路的电阻Rx和电感Lx：化多电平换流器构成的故障回路的电阻Rx和电感Lx：式中：R0为桥臂电阻，R...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢瑞，林斌，陈雨薇，吕亚博，徐鸥洋，徐晗，夏冰清，郦洪柯，王霄鹤，陈晴，杨林刚，卢宇，邹强，汪楠楠，吕润东，陆海洋，邹凯凯，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：