CN108761304B - 动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备 - Google Patents

动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备，其中，动态泄能装置包括泄能电阻和用于控制逆变侧换流器闭锁的电容，所述方法包括：根据直流系统额定电能计算所述泄能电阻值；获取逆变侧电抗器的电感值；基于所述电阻值和所述电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，所述电容整定值大于或等于所述第一电容值。可以较为迅速的确定动态泄能装置中各部分的参数，节约了装置的设计时间并能保证装置的运行取得预期效果。

Description

动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及到一种动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备。
背景技术
当前，我国远距离大容量电力外送大多采用常规高压直流形式，其相比于特高压交流形式具有很好的经济性。但由于晶闸管特性所致，常规直流在运行时容易发生换相失败。单次换相失败并不会对系统产生大的不良影响。但是若不加以适当策略，单次换相失败可能演变为连续的换相失败，多次换相失败将会导致直流系统双极闭锁，大量功率转移至并行的交流线路，极有可能导致系统失去稳定，对电网安全运行造成极大威胁。
为了解决换相失败问题给系统造成的影响，需要用到动态泄能装置，图1为一种动态泄能装置的拓扑结构。动态泄能装置可在换相失败发生后通过吸收送端系统经过直流系统输出的功率，维持送端系统的稳定，避免大量切机。当受端系统故障切除后，动态泄能装置可以快速切除，恢复直流系统功率传输，提高电网的稳定性。为保证在动态泄能装置投入后，能够吸收送端系统经过直流系统输出的功率，维持送端系统的稳定，并在换相失败后使得受电端逆变器可靠闭锁，需要较为精确的确定动态泄能装置中的电容和泄能电阻的参数。
因此，如何较为精确的确定动态泄能装置中的电容和泄能电阻的参数成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于精确的确定动态泄能装置中的电容和泄能电阻的参数。
根据第一方面，一种动态泄能装置的参数整定方法，抑制装置包括泄能电阻和用于控制逆变侧换流器闭锁的电容，其特征在于，包括：根据直流系统额定电能计算泄能电阻值；获取逆变侧电抗器的电感值；基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于第一电容值。
可选地，在基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值之后包括：基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值；根据第一电容值和第二电容值确定电容整定值，电容整定值包括第一电容值和第二电容值之间的值。
可选地，基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值包括：获取电阻值、电感值、第一电容值以及流过换流器的电流的关系函数，关系函数用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000021
其中，uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，C1为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流；根据关系函数确定流过换流器的电流为零时的第一电容值。
可选地，第一电容值为：uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，Cmin为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流。
可选地，基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时间内的第二电容值包括：第二电容值与换流器在预设闭锁时长的关系用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000031
其中，C2为第二电容值，L为电感值。T为换流器预设闭锁时长。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种动态泄能装置的参数整定装置，包括：计算模块，用于根据直流系统额定电能计算泄能电阻值；获取模块，用沐浴获取逆变侧电抗器的电感值；第一确定模块，用于基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于第一电容值。
可选地，动态泄能装置的参数整定装置还包括：第二确定模块，用于基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值；第三确定模块，用于根据第一电容值和第二电容值确定电容整定值，电容整定值包括第一电容值和第二电容值之间的值。
可选地，第一确定模块包括：获取单元，用于获取电阻值、电感值、第一电容值以及流过换流器的电流的关系函数，关系函数用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000032
其中，uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，C1为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流；确定单元，用于根据关系函数确定流过换流器的电流为零时的第一电容值。
可选地，第一电容值为：uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，Cmin为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流。
可选地，基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时间内的第二电容值包括：第二电容值与换流器在预设闭锁时长的关系用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000041
其中，C2为第二电容值，L为电感值。T为换流器预设闭锁时长。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种仿真设备，包括：控制器，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如上述第一方面任意一项的动态泄能装置的参数整定方法。
本发明实施例提供的动态泄能装置的参数整定方法、装置及仿真设备，动态泄能装置中电阻的参数可由直流系统的功率与直流系统的电压共同决定获取到直流系统的额定电能值计算泄能电阻值，并根据在动态泄能装置投入直流输电系统中的等效电路，基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，在电容整定值大于或等于第一电容值时，可以保证受电端换流器闭锁。可快速确定动态泄能装置中各部分的参数，节约了装置的设计时间并能保证装置的运行取得预期效果。
作为可选的实时方式，在保证换流器可靠闭锁的前提下，电容值选取的越大，越能保证流经受端换流器的电流过零点，但也会导致受端换流器的闭锁时间变长，根据预设的闭锁时长，可以确定电容的最大取值，可以更为精确的确定电容整定值。
附图说明
图1示出了本发明实施例的动态泄能装置的拓扑示意图；
图2示出了本发明实施例的动态泄能装置的参数整定方法的流程图；
图3示出了本发明另一实施例的动态泄能装置的参数整定方法的流程示意图；
图4示出了本发明实施例的动态泄能装置与换流器的等效电路图；
图5示出了本发明实施例的动态泄能装置的参数整定装置的示意图；
图6示出了本发明实施例的仿真设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例提供了一种动态泄能装置的参数整定方法，在本实施例中，动态泄能装置的原理为，直流系统启动时，泄能装置中电容充电，待充电完成后进入热准备状态，仅需很小的电流维持电容电压，基本无功率损耗。直流系统正常经送端换流器、直流线路、受端换流器输送功率至受端交流系统。在受端系统故障引起换相失败时，控制保护系统启动，泄能装置投入，受端换流器在电流过零时闭锁。通过泄能装置，受端换流器可靠闭锁，直流功率全部转移流经泄能装置，维持送端系统稳定。所称整定方法为仿真的动态泄能装置参数整定方法，如图2所示，该方法包括：
S11.根据直流系统额定电能计算泄能电阻值。在具体的实施例中，可以获取直流系统额定功率和额定电压，为保证直流系统受电端在出现连续换相失败后，动态泄能装置的泄能电阻能够较好的对直流输电系统进行泄能，需要根据直流系统额定功率和额定电压计算泄能电阻的电阻值，具体的计算公式如下：
Figure BDA0001617641810000061
其中，R为泄能电阻值；Udc为直流系统的额定电压；Pdc为直流系统的额定功率。
S12.获取逆变侧电抗器的电感值。在本实施例中，在动态泄能装置投入到直流系统中，电容放电，经过泄能电阻与逆变侧电抗器作用，促使受电端逆变器可靠闭锁，在本实施例中，电抗器的电感值可以根据直流输电系统的的需要进行设定。
S13.基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于第一电容值。在具体的实施例中，在动态泄能装置投入到直流输电系统中可以将直流输电系统等效为如图3所示的电路图，由RLC电路的原理，可得电路中电流与电容的关系：
其中，。R、L、C分别对应RLC电路中的电阻、电感和电容，uc(0_)为电容的初始电压。
在图4中，为了保证装置投入时受端换流器可闭锁，装置中电容的取值应能满足流过受端换流器的电流为零。
也即要满足
Figure BDA0001617641810000071
idc_off为换相失败后直流系统的电流。因此，电容的最小值，即第一电容值(C1)需满足：
Figure BDA0001617641810000072
其中，uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，C1为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流。
在流过换流器的电流取值为零，即可得到第一电容值。在本实施例中，为了保证装置投入时受端换流器可闭锁，电容整定值的取值区间可以为大于或等于第一电容值。
动态泄能装置中电阻的参数可由直流系统的功率与直流系统的电压共同决定获取到直流系统的额定电能值计算泄能电阻值，并根据在动态泄能装置投入直流输电系统中的等效电路，基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，在电容整定值大于或等于第一电容值时，可以保证受电端换流器闭锁。可快速确定动态泄能装置中各部分的参数，节约了装置的设计时间并能保证装置的运行取得预期效果。
电容值选取的越大，越能保证流经受端换流器的电流过零点，但也会导致受端换流器的闭锁时间变长，换流器闭锁时间过长，在连续换相失败的故障下，可能损坏受电端的设备。在另一的实施例中，如图4动态泄能装置的参数整定方法可以包括如下步骤：
S21.根据直流系统额定电能计算泄能电阻值。具体的可以参见上述实施例中步骤S11对于计算泄能电阻值的描述。
S22.获取逆变侧电抗器的电感值。具体的可以参见上述实施例中步骤S12中对于获取电感值的描述。
S23.基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于第一电容值。具体的可以参见上述实施例中步骤S13中对于第一电容值计算的描述。
S24.基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值。在具体的实施例中，可以先根据经验或直流输电系统的参数设定一个合适的闭锁时长，可以参照下式确定第二电容值：
Figure BDA0001617641810000081
其中，C2为第二电容值，L为电感值。T为换流器预设闭锁时长。
在本实施例中，电容值如果超过第二电容值可能导致闭锁时间过长，因此，电容整定值需要小于或等于第二电容值。
S25.根据第一电容值和第二电容值确定电容整定值，电容整定值包括第一电容值和第二电容值之间的值。在本实施例中，可以将电容整定值设置在第一电容值和第二电容值之间。即。
在保证换流器可靠闭锁的前提下，电容值选取的越大，越能保证流经受端换流器的电流过零点，但也会导致受端换流器的闭锁时间变长，根据预设的闭锁时长，可以确定电容的最大取值，可以更为精确的确定电容整定值。
本发明实施例还提供了一种动态泄能装置参数整定装置，如图5所示，该补偿装置可以包括：计算模块10，用于根据直流系统额定电能计算泄能电阻值；获取模块20，用沐浴获取逆变侧电抗器的电感值；第一确定模块30，用于基于电阻值和电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于第一电容值。
在可选的实施例中，动态泄能装置的参数整定装置还包括：第二确定模块，用于基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值；第三确定模块，用于根据第一电容值和第二电容值确定电容整定值，电容整定值包括第一电容值和第二电容值之间的值。
在可选的实施例中，第一确定模块包括：获取单元，用于获取电阻值、电感值、第一电容值以及流过换流器的电流的关系函数，关系函数用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000101
其中，uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，C1为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流；确定单元，用于根据关系函数确定流过换流器的电流为零时的第一电容值。
在可选的实施例中，第一电容值为：uc(0_)为电容的初始电压，R为电阻值，Cmin为第一电容值，L为电感值，idc_off为流过换流器的电流。
在可选的实施例中，基于电阻值和电感值得到换流器在预设闭锁时间内的第二电容值包括：第二电容值与换流器在预设闭锁时长的关系用如下公式表示：
Figure BDA0001617641810000102
其中，C2为第二电容值，L为电感值。T为换流器预设闭锁时长。
本发明实施例提供了一种仿真设备，本发明实施例提供了一种仿真设备，如图6所示，该仿真设备用于通过对电抗器运行进行仿真，以整定动态泄能装置的参数，该仿真设备中包括一个或多个处理器61以及存储器62，图6中以一个处理器63为例。
仿真设备还可以包括：输入装置63和输出装置64。仿真设备中的输入装置63可以接收输入的动态泄能装置以及直流输电系统的参数信息，例如选定一组直流输电系统电能参数和动态泄能预设参数输入至该仿真设备，输出装置64显示仿真结果，其包含并不限于以下主要特性：换流器的闭锁状况，泄能电阻值，电容整定值，以及换流器的闭锁时间等。存储器62可以存储仿真程序，以及仿真用参数，处理器61可以调用存储器62存储的仿真程序，执行上述实施例中的饱和电抗器的参数整定方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种动态泄能装置的参数整定方法，所述动态泄能装置包括泄能电阻和用于控制逆变侧换流器闭锁的电容，其特征在于，包括：
根据直流系统额定电能计算泄能电阻值；
获取逆变侧电抗器的电感值；
基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于所述第一电容值；
基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值；
根据所述第一电容值和所述第二电容值确定所述电容整定值，所述电容整定值包括所述第一电容值和所述第二电容值之间的值。
2.如权利要求1所述的动态泄能装置的参数整定方法，其特征在于，基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器在预设闭锁时间内的第二电容值包括：
所述第二电容值与换流器在预设闭锁时长的关系用如下公式表示：
Figure FDA0002573152890000011
其中，C2为第二电容值，L为电感值，T为换流器预设闭锁时长。
3.一种动态泄能装置的参数整定装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于根据直流系统额定电能计算泄能电阻值；
获取模块，用于获取逆变侧电抗器的电感值；
第一确定模块，用于基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器电流过零时的第一电容值，电容整定值大于或等于所述第一电容值；
第二确定模块，用于基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器在预设闭锁时长时的第二电容值；
第三确定模块，用于根据所述第一电容值和所述第二电容值确定所述电容整定值，所述电容整定值包括所述第一电容值和所述第二电容值之间的值。
4.如权利要求3所述的动态泄能装置的参数整定装置，其特征在于，基于所述泄能电阻值和所述电感值得到换流器在预设闭锁时间内的第二电容值包括：
所述第二电容值与换流器在预设闭锁时长的关系用如下公式表示：
Figure FDA0002573152890000021
其中，C2为第二电容值，L为电感值，T为换流器预设闭锁时长。
5.一种仿真设备，其特征在于，包括：控制器，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如权利要求1-2任意一项所述的动态泄能装置的参数整定方法。
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换相失败对晶闸管结温影响及保护定值整定研究;王永平 等;《电力工程技术》;20170731;第36卷(第4期);第59-64和69页 *

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