CN105024352A - 抑制换流器桥间过电压的方法和系统 - Google Patents

抑制换流器桥间过电压的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抑制换流器桥间过电压的方法和系统。在特高压直流工程中，有较为广泛应用的12脉动串联结构的换流器结构。在实际工程的解锁过程中，12脉动阀组的触发角可能存在偏差，激发24次谐波，24次谐波在换流器回路中引起谐振，在换流器桥间产生较高的过电压。本发明先检测换流器的桥间过电压大小，并与设定阈值相比较，若大于设定阈值，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，切断24谐波在换流器中的回路，抑制了换流器桥间过电压的产生，本发明有效简便，抑制过电压之后进行正常解锁，不会增加直流输电系统的复杂程度。

Description

抑制换流器桥间过电压的方法和系统
技术领域
本发明涉及直流输电领域，特别是涉及过电压控制改造技术。
背景技术
在特高压直流工程中，有较为广泛应用的12脉动串联结构的换流器结构。在实际工程的解锁过程中，12脉动阀组的触发角可能存在偏差，激发24次谐波，24次谐波在换流器回路中引起谐振，在换流器桥间产生较高的过电压，即使采用避雷器，亦可能对设备寿命造成伤害。
发明内容
基于此，有必要针对换流器桥间存在过电压的问题，提供一种抑制换流器桥间过电压的方法和系统。
一种抑制换流器桥间过电压的方法，包括以下步骤：
测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；
测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
判断所述换流器桥间过电压是否大于设定阈值；
若是，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
一种抑制换流器桥间过电压的系统，包括以下单元：
第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；
第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
第三测量单元，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
判断单元，用于判断换流器桥间过电压是否大于设定阈值；
断路单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
根据上述本发明的方案，其是先检测换流器的桥间过电压大小，并与设定阈值相比较，若大于设定阈值，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，切断24谐波在换流器中的回路，抑制了换流器桥间过电压的产生，本方案有效简便，抑制过电压之后进行正常解锁，不会增加直流输电系统的复杂程度。
附图说明
图1是抑制换流器桥间过电压的方法流程图；
图2是其中一个实施例的换流器中刀闸的位置示意图；
图3是其中一个实施例的换流器中刀闸的位置示意图；
图4是抑制换流器桥间过电压的系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
参见图1、图2和图3所示，为本发明的抑制换流器桥间过电压的方法实施例。该实施例中的抑制换流器桥间过电压的方法包括如下步骤：
步骤S101：测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；
其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，即为图2和图3中的12脉动上阀组和12脉动下阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；图2、图3中部分交叠的两个圆圈表示换流变压器；
具体的，进行计算之前，获取直流输电系统的拓扑结构，确定其是否为双12脉动阀组运行，若是，则对其进行简化，不考虑拓扑结构中的交流部分、直流线路和对站电路，然后以简化后的拓扑结构来进行后续计算；测量得到换流器的中性母线的电流值后，通过傅里叶变换分解得到直流分量电流幅值和24此谐波分量电流幅值；总电感值包括双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的两个换流变压器的电感和中性母线上的两个平波电抗器的电感。
步骤S102：测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
步骤S103：测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
步骤S104：根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
步骤S105：判断所述换流器桥间过电压是否大于设定阈值；若是，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
本发明的方案是先检测换流器的桥间过电压大小，并与设定阈值相比较，若大于设定阈值，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，切断24谐波在换流器中的回路，抑制了换流器桥间过电压的产生，本方案有效简便，抑制过电压之后进行正常解锁，不会增加直流输电系统的复杂程度。
在其中一个实施例中，所述测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值的步骤包括以下步骤：
测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；
将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。
在其中一个实施例中，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。通过录波软件获取工程现场的换流器的实测数据，数据的准确度较高。
在其中一个实施例中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：
Uf_24＝wL*I24＝2πfnL*I24；
其中，Uf_24是所述24次谐波分量电压幅值，I24是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，fn是所述I24的频率，w是所述频率fn对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。
在其中一个实施例中，使直流滤波器断路的步骤包括以下步骤：
断开直流滤波器端部的刀闸，所述刀闸连接在所述直流滤波器与所述平波电抗器之间；
具体的，如图2和图3所示，所述刀闸为一个或两个，当所述刀闸为一个时，所述刀闸连接在所述直流滤波器的任意一端；当所述刀闸为两个时，所述刀闸分别连接在所述直流滤波器的两端。所述刀闸可手动断开，也可自动断开。
上述抑制换流器桥间过电压的方法，应用于换流器正常解锁过程之前，使直流滤波器断路之后，进行正常解锁。
由于双12脉动阀组在解锁过程中上下阀组的触发角可能存在偏差，导致Udm产生12次和24次谐波分量，并在单个12脉动阀组之间产生较高的过电压Ubf。而通过简化直流解锁过程的拓扑结构(去除交流部分、直流线路和对站电路)，可认为此时直流滤波器对Udm产生12次和24次谐波分量呈现高通状态，等值为短路，从而形成的回路即为谐振电路。若此时断开直流滤波器，相当于切断了谐振电路，即抑制了谐振过电压的产生。
本方法依据上述原理，通过使直流滤波器断路，切断了24次谐波在换流器中的回路，抑制了换流器桥间过电压的产生，本方案有效简便，而且使直流滤波器断路之后进行正常解锁，不会增加直流输电系统的复杂程度。
根据上述抑制换流器桥间过电压的方法，本发明还提供一种抑制换流器桥间过电压的系统，以下就本发明的抑制换流器桥间过电压的系统的实施例进行详细说明。
参见图4所示，为本发明的抑制换流器桥间过电压的系统的实施例。该实施例中的抑制换流器桥间过电压的系统包括图4中的第一测量单元201，第二测量单元202，第三测量单元203，计算单元204，判断单元205，断路单元206，其中：
第一测量单元201，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述平波电抗器通过所述中性母线串联在所述双12脉动阀组的两端，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；
第二测量单元202，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
第三测量单元203，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分
量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
计算单元204，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
判断单元205，用于判断换流器桥间过电压是否大于设定阈值；
断路单元206，用于在所述判断单元205的判断结果为是时，在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
在其中一个实施例中，所述第二测量单元202，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。
在其中一个实施例中，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。
在其中一个实施例中，所述第一测量单元201中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：
Uf_24＝wL*I24＝2πfnL*I24；
其中，Uf_24是所述24次谐波分量电压幅值，I24是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，fn是所述I24的频率，w是所述频率fn对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。
在其中一个实施例中，所述断路单元206用于断开直流滤波器端部的刀闸，所述刀闸连接在所述直流滤波器与所述平波电抗器之间。
具体的，所述刀闸为一个或两个，当所述刀闸为一个时，所述刀闸连接在所述直流滤波器的任意一端；当所述刀闸为两个时，所述刀闸分别连接在所述直流滤波器的两端。所述刀闸可手动断开，也可自动断开。
上述抑制换流器桥间过电压的系统，应用于换流器正常解锁过程之前，使直流滤波器断路之后，进行正常解锁。
本发明的抑制换流器桥间过电压的系统与本发明的抑制换流器桥间过电压的方法一一对应，在上述抑制换流器桥间过电压的方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于抑制换流器桥间过电压的系统的实施例中，特此声明。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抑制换流器桥间过电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；
测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
判断所述换流器桥间过电压是否大于设定阈值；
若是，则在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
2.根据权利要求1所述的抑制换流器桥间过电压的方法，其特征在于，所述测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值的步骤包括以下步骤：
测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；
将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。
3.根据权利要求2所述的抑制换流器桥间过电压的方法，其特征在于，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。
4.根据权利要求1所述的抑制换流器桥间过电压的方法，其特征在于，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：
Uf_24＝wL*I24＝2πfnL*I24；
其中，Uf_24是所述24次谐波分量电压幅值，I24是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，fn是所述I24的频率，w是所述频率fn对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的抑制换流器桥间过电压的方法，其特征在于，使直流滤波器断路的步骤包括以下步骤：
断开所述直流滤波器端部的刀闸，所述刀闸连接在所述直流滤波器与所述平波电抗器之间。
6.一种抑制换流器桥间过电压的系统，其特征在于，包括以下单元：
第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；
第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；
第三测量单元，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；
计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压；
判断单元，用于判断换流器桥间过电压是否大于设定阈值；
断路单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，在下次对换流器进行解锁之前，使直流滤波器断路，其中，所述直流滤波器两端分别与所述双12脉动阀组两端的平波电抗器串联。
7.根据权利要求6所述的抑制换流器桥间过电压的系统，其特征在于，所述第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。
8.根据权利要求7所述的抑制换流器桥间过电压的系统，其特征在于，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。
9.根据权利要求6所述的抑制换流器桥间过电压的系统，其特征在于，所述第一测量单元中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：
Uf_24＝wL*I24＝2πfnL*I24；
其中，Uf_24是所述24次谐波分量电压幅值，I24是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，fn是所述I24的频率，w是所述频率fn对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的抑制换流器桥间过电压的系统，其特征在于，所述断路单元用于断开所述直流滤波器端部的刀闸，所述刀闸连接在所述直流滤波器与所述平波电抗器之间。
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