CN114844005B - 柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统 - Google Patents

柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种柔性直流换流阀的阀控过压‑过流协同保护方法及系统,涉及直流输电领域,包括:获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压‑电流运行能力曲线;基于电压‑电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压‑电流保护定值曲线;各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压‑电流保护定值曲线用动态过压保护定值进行过压保护。本发明在运行过程中根据电流的大小动态调整过压保护的定值,电流较小时过压保护定值较高,电流较大时过压保护定值较低,能够降低系统交直流故障下换流阀过压保护动作闭锁的风险,提升故障穿越能力。

Description

柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统
技术领域
本发明是关于一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法及系统,涉及直流输电领域。
背景技术
柔性直流采用全控型IGBT器件,为电压源型换流器,从原理上摆脱了对交流电网的依赖,具有无换相失败、黑启动能力、有功和无功独立解耦控制、运行方式灵活且能够实现大范围的潮流调节和控制等重要技术优势,广泛应用于异步电网互联、新能源送出等应用场景,是未来实现“双碳”目标、构建新型电力系统的重要技术。
目前,柔性直流发展的主要瓶颈在于其器件本体耐受暂态电压、电流能力较弱。以4.5kV/3kA IGBT器件为例,解锁运行时可重复关断的最大电流仅为2倍额定电流即6kA,在该电流下的最大运行电压为3.4kV。因此,容易出现在交、直流系统故障时由于柔性直流换流阀的过压、过流达到其保护定值而闭锁,造成故障穿越的失败。
为了解决上述问题,现有技术通常是通过串联更多的子模块,以降低单个模块的电压,但是这样将造成投资的增加。目前换流阀的本体过压保护和本体过流保护是完全独立,不会相互协同,即过压保护仅监测模块过压,过流保护仅监测桥臂过流,过压保护定值整定时,是假设桥臂电流为最大值(即2倍额定电流)时能解锁运行的最大电压为设备最大能力,现有技术均未涉及柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种能够降低系统交直流故障下换流阀的阀控过压保护动作闭锁的风险,提升故障穿越能力的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法、系统、设备及介质。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
第一方面,本发明提供的一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,包括:
获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线;
基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线;
各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护。
进一步地,获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线,包括:
基于IGBT器件搭建双脉冲试验回路,设定电流步长,开展不同关断电流下关断尖峰电压试验;
在设定的试验电流下,试验不同电容电压关断时IGBT器件承受的端间电压,获得该试验电流下保证器件在安全工作区内的最大电容电压;
按照设定电流步长,调整电流至下一试验电流得出该试验电流下的最大电容电压,直到完成全部试验电流的工作电压试验;
基于试验结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。
进一步地,双脉冲试验回路包括第一IGBT器件、第二IGBT器件、第一二极管、第二二极管、试验电感、试验电容和试验电阻,其中,第一IGBT器件和第二IGBT器件串联后并分别与试验电容和试验电阻并联,第一IGBT器件的栅极和发射极分别连接试验电感和第一二极管,第二IGBT器件的栅极和发射极连接第二二极管,其中,试验电容和第一IGBT器件、第二IGBT器件、第一二极管、第二二极管构成子模块。
进一步地,获取柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线,包括:
优化换流阀模块电容电压C,按照能保证可靠性的最小值选取保护延时t delay和电压裕度V margin
基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压;
设定电流初始值,基于各电流下解锁运行的最大电压计算运行电流下过压保护定值;
确定运行电流是否为终值,如果是则完成了全部电流下的电压保护定值的计算,如果否则继续计算;
根据计算结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流保护定值曲线。
进一步地,在不同的电流I下,基于该电流下的最大运行电压V(I)、模块电容电压C、保护定值V setting(I)、保护延时t delay及电压裕度V margin,计算运行电流I下过压保护定值:
Figure 654045DEST_PATH_IMAGE001
进一步地,各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护,包括:
阀控实时采集任一时刻的桥臂电流;
根据桥臂电流和子模块电压-电流保护定值曲线,确定该桥臂电流下对应的子模块过压保护定值;
阀控将子模块过压保护定值实时发送至各子模块控制器,由子模块控制器监测模块电容的电压,若模块电容电压达到保护定值并持续设定时间,则闭锁并旁路该子模块,否则继续解锁运行。
第二方面,本发明还提供一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统,该系统包括:
电压电流运行曲线单元,被配置为获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线;
电压电流保护定值曲线单元,被配置为基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线;
过压保护单元,被配置为各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护。
第三方面,本发明还提供一种电子设备,所述电子设备至少包括处理器和存储器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述的方法。
第四方面,本发明还提供一种计算机存储介质,其上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令可被处理器执行以实现所述的方法。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下特点:1、本发明利用柔性直流换流阀过压过流不同步的特征,即电压最高时,电流上升速率最高,但电流幅值较小;而电压最低时,电流上升速率最低,但电流幅值较大,通过本体过压保护和本体过流保护的协同,在运行过程中根据电流的大小动态调整过压保护的定值,电流较小时过压保护定值较高,电流较大时过压保护定值较低。2、相比目前工程上通用的根据最严重的电流确定一个固定的保护定值的做法,本发明能够在混合级联直流、新能源孤岛接入柔性直流等功率盈余严重的应用场景下,充分地利用换流阀电流小时电压耐受能力较强这一特性,使换流阀更不容易达到保护定值而闭锁。3、同样的换流阀设计下,采用本发明的方法故障穿越能力有效提升,系统可靠性有效增强;另外,要保证同样的故障穿越能力,采用本发明的换流阀设计可有效降低模块的数量和电容的容值,从而降低工程的成本。
综上,本发明可以广泛应用于直流输电领域中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。
图1为本发明实施例的子模块解锁运行电压-电流运行能力曲线的试验流程图。
图2为本发明实施例双脉冲试验回路结构图。
图3为本发明实施例的子模块过压-过流保护定值曲线的设计流程图。
图4为本发明实施例的阀控过压-过流协同保护流程图。
图5为本发明实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
应理解的是,文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的,而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出,否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的,并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行,除非明确指出执行顺序。还应当理解,可以使用另外或者替代的步骤。
为了便于描述,可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系,这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
直流系统中的柔性直流换流阀在不同的工作电流下,电流关断的di/dt不同,其造成的关断尖峰电压有较大差异,因此不同工作电流下解锁运行时的最大电压也不同。当电流越小时,其解锁运行时柔性直流换流阀中的子模块运行电压能力越高,反之,电流越大时,其解锁运行时子模块运行电压能力越低。另外,桥臂电流与模块电容的电压还呈现一定的规律,模块电压最高时,桥臂电流一般很小,在0附近,这是由桥臂的充、放电特性所决定的,所以通过本体过压保护和本体过流保护的协同,在运行过程中根据电流的大小动态调整过压保护的定值,电流较小时过压保护定值较高,故障时换流阀更不容易达到保护定值而闭锁,能够有效提高换流阀在故障下的穿越能力,对换流阀运行的可靠性具有重要意义。
本发明提供的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法、系统、设备及介质,方法包括:获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线;基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线;各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护。采用本发明的换流阀设计可有效降低模块的数量和电容的容值,从而降低工程的成本。
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一:本实施例提供的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,包括步骤为:
S1、如图1所示,针对柔性直流换流阀采用的IGBT器件,开展不同关断电流下关断尖峰电压试验,记录关断不同电流时保证关断尖峰电压不超过器件额定电压时的最大电容电压,并绘制柔性直流换流阀中子模块解锁运行电压-电流运行能力曲线,具体过程包括:
S11、基于所采用的IGBT器件搭建双脉冲试验平台,设置试验电流初始值为0pu,调整试验电流至该初始值,设定电流步长开展双脉冲试验,优选地,步长可选取为0.05pu。
具体地,如图2所示,本实施例的试验回路包括IGBT器件T1、IGBT器件T2、二极管D1、二极管D2、试验电感L、试验电容C1和试验电阻R,其中,IGBT器件T1和IGBT器件T串联并分别与试验电容C1和试验电阻R并联,且IGBT器件T1的栅极和发射极分别连接试验电感L和二极管D1,IGBT器件T2的栅极和发射极连接二极管D2,其中,试验电容C1和IGBT器件T1、IGBT器件T2、二极管D1、二极管D2构成子模块。
S12、在设定的试验电流下,试验不同电容电压下关断时IGBT器件承受的端间电压,得出该试验电流下保证器件在安全工作区内的最大电容电压,其中,器件安全工作区的电流范围通常为0~2pu。
S13、按照设定电流步长,调整电流至下一试验电流,按照同样的方法得出该试验电流下的最大电容电压,直到完成全部试验电流的工作电压的试验。
S14、基于试验结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。
S2、如图2所示,基于电压-电流运行能力曲线确定各电流下的解锁运行的最大电压,并结合模块电容、关断延时等参数,分别设计各试验电流下的过压保护定值,并绘制子模块电压-电流保护定值曲线,具体过程为:
S21、按照模块电容的电压波动、各类故障下的暂态过压等原则优化选定模块电容C,按照能保证可靠性的最小值选取保护延时t delay、电压裕度V margin(一般为5%额定电压)等关键参数。
S22、设定电流初始值(一般取为0),计算电流下的过压保护定值。
具体地,在不同的电流I下,基于该电流下的最大运行电压V(I)、模块电容C、保护定值V setting(I)、保护延时t delay、电压裕度V margin等参数,确定该电流下的电压保护定值为:
Figure 433782DEST_PATH_IMAGE002
S23、确定试验电流是否为终值(器件安全工作区的最大电流,例如为2pu),如果是则完成了全部电流下的电压保护定值的计算,进入步骤S24,否则进入步骤S22。
S24、根据计算结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流保护定值曲线。
S3、如图3所示,各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护,具体过程为:
S31、阀控实时采集任一时刻的桥臂电流。
S32、根据桥臂电流和子模块电压-电流保护定值曲线,确定该桥臂电流下对应的子模块过压保护定值。
S33、阀控将子模块过压保护定值实时发送至各子模块控制器,由子模块控制器监测模块电容的电压,若模块电容电压达到保护定值并持续一定时间(建议100~300μs),则闭锁并旁路该子模块,否则继续解锁运行。
实施例二:上述实施例一提供了柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,与之相对应地,本实施例提供一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统。本实施例提供的系统可以实施实施例一的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,该系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。为了描述的方便,描述本实施例时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。例如,该系统可以包括集成的或分开的功能模块或功能单元来执行实施例一各方法中的对应步骤。由于本实施例的系统基本相似于方法实施例,所以本实施例描述过程比较简单,相关之处可以参见实施例一的部分说明即可,本发明提供的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统的实施例仅仅是示意性的。
本实施例提供的种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统,包括:
电压电流运行曲线单元,被配置为获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。
电压电流保护定值曲线单元,被配置为基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线。
过压保护单元,被配置为各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护。
进一步地,电压电流运行曲线单元具体被配置为:
基于IGBT器件搭建双脉冲试验回路,设定电流步长,开展不同关断电流下关断尖峰电压试验。
在设定的试验电流下,试验不同电容电压关断时IGBT器件承受的端间电压,获得该试验电流下保证器件在安全工作区内的最大电容电压。
按照设定电流步长,调整电流至下一试验电流得出该试验电流下的最大电容电压,直到完成全部试验电流的工作电压试验。
基于试验结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。
进一步地,如图2所示,本实施例的试验回路包括IGBT器件T1、IGBT器件T2、二极管D1、二极管D2、试验电感L、试验电容C1和试验电阻R,其中,IGBT器件T1和IGBT器件T串联并分别与试验电容C1和试验电阻R并联,且IGBT器件T1的栅极和发射极分别连接试验电感L和二极管D1,IGBT器件T2的栅极和发射极连接二极管D2,其中,试验电容C1和IGBT器件T1、IGBT器件T2、二极管D1、二极管D2构成子模块。
进一步地,电压电流保护定值曲线单元具体被配置为:
优化换流阀模块电容电压C,按照能保证可靠性的最小值选取保护延时t delay和电压裕度V margin
基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压。
设定电流初始值,基于各电流下解锁运行的最大电压计算运行电流下过压保护定值。
确定运行电流是否为终值,如果是则完成了全部电流下的电压保护定值的计算,如果否则继续计算。
根据计算结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流保护定值曲线。
进一步地,电压电流保护定值曲线单元还被配置为:
在不同的电流I下,基于该电流下的最大运行电压V(I)、模块电容电压C、保护定值V setting(I)、保护延时t delay及电压裕度V margin,计算运行电流I下过压保护定值:
Figure 327526DEST_PATH_IMAGE003
进一步地,过压保护单元具体被配置为:
阀控实时采集任一时刻的桥臂电流。
根据桥臂电流和子模块电压-电流保护定值曲线,确定该桥臂电流下对应的子模块过压保护定值。
阀控将子模块过压保护定值实时发送至各子模块控制器,由子模块控制器监测模块电容的电压,若模块电容电压达到保护定值并持续设定时间,则闭锁并旁路该子模块,否则继续解锁运行。
实施例三:本实施例提供一种与本实施例一所提供的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法对应的电子设备,电子设备可以是用于客户端的电子设备,例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等,以执行实施例一的方法。
如图5所示,电子设备包括处理器、存储器、通信接口和总线,处理器、存储器和通信接口通过总线连接,以完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(ISA,IndustryStandard Architecture)总线,外部设备互连(PCI,Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA,Extended Industry Standard Component)总线等等。存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序时执行本实施例一所提供的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法。本领域技术人员可以理解,图4中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定,具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一些实现中,上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在另一些实现中,处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器,在此不做限定。
实施例四:本实施例一的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法可被具体实现为一种计算机程序产品,计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于执行本实施例一所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实现”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,其特征在于,包括:
获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线;
基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线;
各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护,包括:
阀控实时采集任一时刻的桥臂电流;
根据桥臂电流和子模块电压-电流保护定值曲线,确定该桥臂电流下对应的子模块过压保护定值;
阀控将子模块过压保护定值实时发送至各子模块控制器,由子模块控制器监测模块电容的电压,若模块电容电压达到保护定值并持续设定时间,则闭锁并旁路该子模块,否则继续解锁运行。
2.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,其特征在于,获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线,包括:
基于IGBT器件搭建双脉冲试验回路,设定电流步长,开展不同关断电流下关断尖峰电压试验;
在设定的试验电流下,试验不同电容电压关断时IGBT器件承受的端间电压,获得该试验电流下保证器件在安全工作区内的最大电容电压;
按照设定电流步长,调整电流至下一试验电流得出该试验电流下的最大电容电压,直到完成全部试验电流的工作电压试验;
基于试验结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线。
3.根据权利要求2所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,其特征在于,双脉冲试验回路包括第一IGBT器件、第二IGBT器件、第一二极管、第二二极管、试验电感、试验电容和试验电阻,其中,第一IGBT器件和第二IGBT器件串联后并分别与试验电容和试验电阻并联,第一IGBT器件的栅极和发射极分别连接试验电感和第一二极管,第二IGBT器件的栅极和发射极连接第二二极管,其中,试验电容和第一IGBT器件、第二IGBT器件、第一二极管、第二二极管构成子模块。
4.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,其特征在于,获取柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线,包括:
优化换流阀模块电容电压C,按照能保证可靠性的最小值选取保护延时t delay和电压裕度V margin
基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压;
设定电流初始值,基于各电流下解锁运行的最大电压计算运行电流下过压保护定值;
确定运行电流是否为终值,如果是则完成了全部电流下的电压保护定值的计算,如果否则继续计算;
根据计算结果,绘制子模块解锁运行时的电压-电流保护定值曲线。
5.根据权利要求4所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护方法,其特征在于,在不同的电流I下,基于该电流下的最大运行电压V(I)、模块电容电压C、保护定值V setting(I)、保护延时t delay及电压裕度V margin,计算运行电流I下过压保护定值:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
6.一种柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统,其特征在于,该系统包括:
电压电流运行曲线单元,被配置为获取柔性直流换流阀中子模块解锁运行时的电压-电流运行能力曲线;
电压电流保护定值曲线单元,被配置为基于电压-电流运行能力曲线获取各电流解锁运行的最大电压,并基于各电流解锁运行的最大电压计算柔性直流换流阀中子模块的电压-电流保护定值曲线;
过压保护单元,被配置为各子模块控制器根据桥臂的实时运行电流和子模块的电压-电流保护定值曲线,采用动态过压保护定值进行过压保护,包括:
阀控实时采集任一时刻的桥臂电流;
根据桥臂电流和子模块电压-电流保护定值曲线,确定该桥臂电流下对应的子模块过压保护定值;
阀控将子模块过压保护定值实时发送至各子模块控制器,由子模块控制器监测模块电容的电压,若模块电容电压达到保护定值并持续设定时间,则闭锁并旁路该子模块,否则继续解锁运行。
7.根据权利要求6所述的柔性直流换流阀的阀控过压-过流协同保护系统,其特征在于,在不同的电流I下,基于该电流下的最大运行电压V(I)、模块电容电压C、保护定值V setting(I)、保护延时t delay及电压裕度V margin,计算运行电流I下过压保护定值:
Figure 816647DEST_PATH_IMAGE002
8.一种电子设备,所述电子设备至少包括处理器和存储器,所述存储器上存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1到5任一项所述的方法。
9.一种计算机存储介质,其特征在于,其上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令可被处理器执行以实现权利要求1到5任一项所述的方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098812A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 南京南瑞继保电气有限公司 一种三极柔性直流输电系统和方法
CN108631573A (zh) * 2018-04-24 2018-10-09 华北电力科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统的换流器解锁方法与柔性直流输电系统
CN111769530A (zh) * 2020-05-21 2020-10-13 东北电力大学 大规模风电接入的柔性直流输电故障电流协同抑制方法
CN112688288A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 对称双极柔性直流输电系统子模块过电压控制保护方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098812A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 南京南瑞继保电气有限公司 一种三极柔性直流输电系统和方法
CN108631573A (zh) * 2018-04-24 2018-10-09 华北电力科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统的换流器解锁方法与柔性直流输电系统
CN111769530A (zh) * 2020-05-21 2020-10-13 东北电力大学 大规模风电接入的柔性直流输电故障电流协同抑制方法
CN112688288A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 对称双极柔性直流输电系统子模块过电压控制保护方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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柔性直流输电系统桥臂过流保护定值配合方法;屠卿瑞 等;《电力系统自动化》;20181125;第42卷(第22期);第1-9页 *

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