一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法及装置，应用于直流系统故障领域，包括确定直流输电线上的故障电流的大小；根据故障电流及限流设备的类型确定在限流设备限流期间限流设备两端的电压；根据电压确定限流设备对直流电网产生的贡献度；根据贡献度确定限流设备接入直流电网的时间。由于限流设备在故障发生后，越早接入直流电网，产生的限流效果越好，根据设备具体的类型以及类型对应的贡献度确定恰当的接入电网的时间，进而产生更好的限流效果。生更好的限流效果。生更好的限流效果。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法及装置


[0001]本专利技术涉及直流系统故障领域，特别是涉及一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法及装置。

技术介绍

[0002]当基于换流器的直流电网的直流输电线路发生短路故障时，由于故障回路中的阻尼较小，换流器中的电容快速放电导致故障电流迅速增大。所以设置了限流设备对直流传输线上的故障电流进行限流，以避免过大的电流对直流电网造成损伤。考虑到单限流设备限流能力有限，故多限流设备配合的限流策略受到广泛关注。限流设备的动作时序极大影响其限流效果，在故障刚发生时限流设备对故障电流的限流能力最强，当多限流设备配合时，限流设备的限流能力通过故障电流相互耦合，导致它们表现出的故障限流特征与单独工作时不同，难以分析各限流设备对动作时序的灵敏度，因此难以根据多种类型故障限流设备的特性获得最优的动作时序配合方式。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法及装置，根据设备具体的类型以及类型对应的贡献度确定恰当的接入电网的时间，进而产生更好的限流效果。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法，直流电网包括依次连接的换流器、限流电感及直流输电线，所述换流器用于将交流电转换为直流电；
[0005]所述直流电网故障限流设备动作时序确定方法包括：
[0006]确定直流输电线上的故障电流的大小；
[0007]根据所述故障电流及限流设备的类型确定在限流设备限流期间所述限流设备两端的电压；
[0008]根据所述电压确定所述限流设备对所述直流电网产生的贡献度，所述贡献度与所述限流设备开始限流后的故障电流及开始限流前的故障电流的差呈正相关，所述直流电网发生故障的时间与所述限流设备开始限流的时间的时间差与所述贡献度呈负相关；
[0009]根据所述贡献度确定所述限流设备开始限流的时间。
[0010]可选的，所述换流器包括三相桥臂，每个桥臂上设置有两个桥臂电感、两个桥臂电阻及N
SM
个子模块，每个所述子模块包括电容、IGBT及与IGBT反向并联的二极管；
[0011]确定直流输电线上的故障电流的大小之前，还包括：
[0012]确定所述换流器的等效电阻
[0013]确定所述换流器的等效电感
[0014]确定所述换流器的等效电容
[0015]其中，R
eq
为所述等效电阻，R0为所述桥臂电阻，∑R
ON
为导通的所述IGBT及所述二极管的阻值的和，L
eq
为所述等效电感，L0为所述桥臂电感，C
eq
为所述等效电容，C0为所述桥臂电容，N
SM
为每个桥臂上所述子模块的个数。
[0016]可选的，确定直流输电线上的故障电流的大小，包括：
[0017]根据第一关系式及第二关系式确定所述直流输电线上的故障电流
[0018]其中，L
dc
为所述限流电感的电感值，i
dc0
为所述限流设备开始限流前的所述故障电流，u
dc
为所述换流器的直流端的电压，τ
dc
为放电时间常数，ω
dc
为所述故障电流的角频率，θ
dc
为所述故障电流的初始相角，R
dc
为所述直流电网除所述换流器之外的等效电阻。
[0019]可选的，所述限流设备为潮流控制器时，根据所述故障电流及限流设备的类型确定在限流设备限流期间所述限流设备两端的电压，包括：
[0020]根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述潮流控制器由控制潮流转换为限流时，所述限流设备两端的电压
[0021]其中u
CFC
为所述潮流控制器两端的电压，C
CFC
为所述潮流控制器的等效电容，u
C
为所述等效电容两端的电压，t
CFC
<t≤t
DCCB
，t
CFC
为所述潮流控制器由控制潮流转换为限流的时间，t
DCCB
为断路器切断所述故障电流的时间，i
dc
为接入所述限流设备后的所述故障电流。
[0022]可选的，在所述限流设备为开关型限流器时，所述限流设备包括控制支路及限流支路；
[0023]根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述限流设备限流期间所述限流设备两端的电压，包括：
[0024]根据所述故障电流及限流设备的类型确定所述控制支路控制所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压。
[0025]可选的，所述限流支路包括电阻、电感、所述电阻与所述电感串联及所述电阻与所述电感并联中的一种；
[0026]根据所述故障电流及限流设备的类型确定所述控制支路控制所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压，包括：
[0027]在所述限流支路为所述电阻时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压
[0028]在所述限流支路为所述电感时，确定限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压
[0029]在所述限流支路为所述电阻与所述电感串联时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压
[0030][0031]在所述限流支路为所述电阻与所述电感并联时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压所述故障电流满足所述换流器的直流端的电压满足
[0032]其中，i
dc
为接入所述限流设备后的所述故障电流，L
f
为所述电感的值，R
f
为所述电阻的阻值，t
FCL
<t≤t
DCCB
，为以所述电阻为限流支路时所述限流设备两端的电压，t
FCL
为所述限流支路接入所述直流电网的时间，t
DCCB
为断路器切断所述故障电流的时间，t
s
为控制支路从导通到关断的时间，为以所述电感为限流支路时所述限流设备两端的电压，t
FCL+
为所述限流支路接入后所述电感的电压跳变的时间，为以所述电阻与所述电感串联为限流支路时所述限流设备两端的电压，i
Lf
为流经所述电感的故障电流，为以所述电阻与所述电感并联为限流支路时所述限流设备两端的电压。
[0033]可选的，在所述限流支路为电感与金属氧化物避雷器并联时，根据所述故障电流及限流设备的类型确定所述控制支路控制所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压，包括：
[0034]判断所述故障电流是否大于所述电感的电流；
[0035]若大于，则确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压为流经所述金属氧化物避雷器的电流满足所述故障电流满足
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，直流电网包括依次连接的换流器、限流电感及直流输电线，所述换流器用于将交流电转换为直流电；所述直流电网故障限流设备动作时序确定方法包括：确定直流输电线上的故障电流的大小；根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述限流设备限流期间所述限流设备两端的电压；根据所述电压确定所述限流设备对所述直流电网产生的贡献度，所述贡献度与所述限流设备开始限流后的故障电流及开始限流前的故障电流的差呈正相关，所述直流电网发生故障的时间与所述限流设备开始限流的时间的时间差与所述贡献度呈负相关；根据所述贡献度确定所述限流设备开始限流的时间。2.如权利要求1所述的直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，所述换流器包括三相桥臂，每个桥臂上设置有两个桥臂电感、两个桥臂电阻及N
SM
个子模块，每个所述子模块包括电容、IGBT及与IGBT反向并联的二极管；确定直流输电线上的故障电流的大小之前，还包括：确定所述换流器的等效电阻确定所述换流器的等效电感确定所述换流器的等效电容其中，R
eq
为所述等效电阻，R0为所述桥臂电阻，∑R
ON
为导通的所述IGBT及所述二极管的阻值的和，L
eq
为所述等效电感，L0为所述桥臂电感，C
eq
为所述等效电容，C0为所述桥臂电容，N
SM
为每个桥臂上所述子模块的个数。3.如权利要求2所述的直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，确定直流输电线上的故障电流的大小，包括：根据第一关系式及第二关系式确定所述直流输电线上的故障电流其中，L
dc
为所述限流电感的电感值，i
dc0
为所述限流设备开始限流前的所述故障电流，u
dc
为所述换流器的直流端的电压，τ
dc
为放电时间常数，ω
dc
为所述故障电流的角频率，θ
dc
为所述故障电流的初始相角，R
dc
为所述直流电网除所述换流
器之外的等效电阻。4.如权利要求3所述的直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，所述限流设备为潮流控制器时，根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述限流设备限流期间所述限流设备两端的电压，包括：根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述潮流控制器由控制潮流转换为限流时，所述限流设备两端的电压其中u
CFC
为所述潮流控制器两端的电压，C
CFC
为所述潮流控制器的等效电容，u
C
为所述等效电容两端的电压，t
CFC
<t≤t
DCCB
，t
CFC
为所述潮流控制器由控制潮流转换为限流的时间，t
DCCB
为断路器切断所述故障电流的时间，i
dc
为接入所述限流设备后的所述故障电流。5.如权利要求3所述的直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，在所述限流设备为开关型限流器时，所述限流设备包括控制支路及限流支路；根据所述故障电流及限流设备的类型确定在所述限流设备限流期间所述限流设备两端的电压，包括：根据所述故障电流及限流设备的类型确定所述控制支路控制所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压。6.如权利要求5所述的直流电网故障限流设备动作时序确定方法，其特征在于，所述限流支路包括电阻、电感、所述电阻与所述电感串联及所述电阻与所述电感并联中的一种；根据所述故障电流及限流设备的类型确定所述控制支路控制所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压，包括：在所述限流支路为所述电阻时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压在所述限流支路为所述电感时，确定限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压在所述限流支路为所述电阻与所述电感串联时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压在所述限流支路为所述电阻与所述电感并联时，确定所述限流支路接入所述直流电网时所述限流设备两端的电压所述故障电流满足所述换流器的直流端的电压满足
其中，i
dc
为接入所述限流设备后的所述故障电流，L
f
为所述电感的值，R
f
为所述电阻的阻值，t
FCL
<t≤t
DCCB
，为以所述电阻为限流支路时所述限流设备两端的电压，t
FCL
为所述限流支路接入所述直流电网的时间，t
DCCB
为断路器切断所述故障电流的时间，t
s
为控制支路从导通到关断的时间，为以所述电感为限流支路时所述限流设备两端的电压，t
FCL+
为所述限流支路接入后所述电感的电压跳变的时间，为以所述电阻与所述电感串联为限流支路时所述限流设备两端的电压，i
Lf
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪彬，周念成，魏能峤，周丹莹，何荷，黄睿灵，王伟，余红欣，何燕，陈迅，
申请(专利权)人：重庆大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：