一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法及系统，包括以下步骤：提出柔性直流配电网中故障电流与平波电抗器电感值之间的分析公式；将柔性直流配电网中MMC换流器的参数输入分析公式；将柔性直流配电网中断路器的参数输入分析公式；根据输入分析公式的参数，得出平波电抗器电感取值的下限，平波电抗器电感值应等于或大于该值。本发明专利技术对柔性直流配电网故障电流进行电路分析，提出了故障电流与平波电抗器之间的表达式，结合系统中配置的断路器性能，最终确定平波电抗器的电感取值的下限。本发明专利技术为柔性直流配电网平波电抗器电感值的选择提供了参考，兼顾安全性与经济性，避免了对平波电抗器的过度投资，对柔性直流配电网建设具有重要意义。流配电网建设具有重要意义。流配电网建设具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统故障分析领域，尤其涉及一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，柔性直流配电网正逐渐成为未来配电网形态的重要选择，其具备电能质量好、线路损耗小、易于控制等优势，并且能够友好接入光伏、风机以及储能等分布式电源。但与此同时，与交流电网相比，直流电网发生故障后，故障电流上升快，幅值大，开断难度高。开断直流故障电流通常依靠直流断路器，直流断路器造价昂贵，且价格与开断能力呈正比。考虑到柔性直流配电网的投资，只能配备有限开断容量的直流断路器，因此必须采取措施抑制故障电流，以确保系统中的任何故障电流都能被开断。换流器出口处的平波电抗器具有抑制故障电流的能力，平波电抗器电感取值越大，抑制故障电流的能力越强。理论上，平波电抗器电感取值应尽可能大，但同样考虑到投资因素，不能无限制地提升平波电抗器电感值。如何选择平波电抗器电感值是目前面临的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]本专利技术的技术方案为：一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法，包括以下步骤：
[0005]1)确定MMC换流器的参数；
[0006]2)确定稳态运行时，MMC换流器出口处的参数；
[0007]3)确定故障发生到断路器开始动作的时间t
op
；
[0008]4)将步骤1)
‑
3)中的参数代入故障电流计算公式，得出以平波电感器电感值L
s
为自变量的故障电流i
f
(L
s
,t
op
)；
[0009]5)根据断路器能够开断的最大电流值I
max
，使平波电抗器电感取值的下限L
smin
满足i
f
(L
smin
,t
op
)|＝I
max
，进而平波电抗器的取值应满足L
s
≥L
smin
。
[0010]步骤1)中的参数包括：MMC换流器桥臂子模块数目N、MMC换流器子模块电容C0、桥臂电感L0、开关器件导通电阻R
c
。
[0011]步骤2)中的参数包括：直流电压值U
d
和直流电流值I
d
。
[0012]步骤4)中，故障电流计算公式为：
[0013][0014]式中，C
e
为等效电容值，L
e
为等效电感值，R
e
为等效电阻值，R0为导通电阻值，σ为方程特征根的实部，ω为方程特征根的虚部，A为故障电流的幅值，θ
‑
β为故障电流的相角常数，t为时间。
[0015]一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择系统，包括：
[0016]参数模块，用于确定MMC换流器的参数；
[0017]出口模块，用于确定稳态运行时，MMC换流器出口处的参数；
[0018]时间模块，用于确定故障发生到断路器开始动作的时间t
op
；
[0019]计算模块，用于将参数模块、出口模块和时间模块中的参数代入故障电流计算公式，得出以平波电感器电感值L
s
为自变量的故障电流i
f
(L
s
,t
op
)；
[0020]选择模块，用于根据断路器能够开断的最大电流值I
max
，使平波电抗器电感取值的下限L
smin
满足|i
f
(L
smin
,t
op
)|＝I
max
，进而平波电抗器的取值应满足L
s
≥L
smin
。
[0021]本专利技术在工作中，对柔性直流配电网故障电流进行电路分析，提出了直流故障电流与平波电抗器之间的表达式，结合系统中配置的断路器性能，最终确定平波电抗器的电感取值的下限。
[0022]本专利技术为柔性直流配电网平波电抗器的选择提供了参考，兼顾安全性与经济性，避免了对平波电抗器的过度投资，对柔性直流配电网建设具有重要意义。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的流程图，
[0024]图2是子模块内部结构图，
[0025]图3是MMC换流器的内部结构图，
[0026]图4是MMC换流器等效电路图，
[0027]图5是最严重故障等效电路图，
[0028]图6是平波电抗器示意图，
[0029]图7是含平波电抗器的故障等效电路图，
[0030]图8是不同L
s
取值下的故障电流波形图，
[0031]图9是t
op
时刻故障电流i
f
(L
s
,t
op
)与平波电抗器取值L
s
关系图。
具体实施方式
[0032]本专利技术如图1所示，一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法，包括以下步骤：
[0033]1)确定MMC换流器的参数；
[0034]2)确定稳态运行时，MMC换流器出口处的参数；
[0035]3)确定故障发生到断路器开始动作的时间t
op
；
[0036]4)将步骤1)
‑
3)中的参数代入故障电流计算公式，得出以平波电感器电感值L
s
为自变量的故障电流i
f
(L
s
,t
op
)；
[0037]5)根据断路器能够开断的最大电流值I
max
，使平波电抗器电感取值的下限L
smin
满足|i
f
(L
smin
,t
op
)|＝I
max
，进而平波电抗器的取值应满足L
s
≥L
smin
。
[0038]步骤1)中的参数包括：MMC换流器桥臂子模块数目N、MMC换流器子模块电容C0、桥臂电感L0、开关器件导通电阻R
c
。
[0039]步骤2)中的参数包括：直流电压值U
d
和直流电流值I
d
。
[0040]本专利技术综合安全和经济两方面考虑，在确保在断路器能够开断最严重故障电流的前提下，选取合适的平波电抗器电感值，最大化利用平波电抗器的能力，减少过度投资，提高柔性直流配电网建设的经济性。
[0041]本专利技术的原理分析如下：
[0042]1.MMC工作原理介绍
[0043]MMC换流器是由一系列子模块构成，子模块的内部包括可控制导通和关断的IGBT管VT1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定MMC换流器的参数；2)确定稳态运行时，MMC换流器出口处的参数；3)确定故障发生到断路器开始动作的时间t
op
；4)将步骤1)
‑
3)中的参数代入故障电流计算公式，得出以平波电感器电感值L
s
为自变量的故障电流i
f
(L
s
,t
op
)；5)根据断路器能够开断的最大电流值I
max
，使平波电抗器电感取值的下限L
smin
满足|i
f
(L
smin
,t
op
)|＝I
max
，进而平波电抗器的取值应满足L
s
≥L
smin
。2.根据权利要求1所述的一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法，其特征在于，步骤1)中的参数包括：MMC换流器桥臂子模块数目N、MMC换流器子模块电容C0、桥臂电感L0、开关器件导通电阻R
c
。3.根据权利要求2所述的一种柔性直流配电网平波电抗器电感值选择方法，其特征在于，步骤2)中的参数包括：直流电压值U
d
和直流电流值I
d
。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊彦，刘忠，刘恒门，施慎行，张开鑫，詹昕，李培培，于翔，董新洲，
申请(专利权)人：清华大学国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：