CN115833079A - 一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法，在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器两端并联接入依次串联的开关管、电阻器和旁路避雷器，检测平波电抗器的电流波形，根据电流波形计算平波电抗器两侧的电压，以平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上作为触发开关管导通的条件，导通开关管，电阻器和旁路避雷器的串联回路投入直流输电系统，依靠旁路避雷器的低参考电压，实现电流的转移以及平波电抗器的旁路，从而改变直流回路的谐振特性，同时通过电阻器传入提升谐振的阻尼，从而避免直流侧谐振的发生，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。
Description
技术领域
本发明涉及直流输电系统谐振抑制技术领域，尤其涉及一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法。
背景技术
直流输电系统由电力电子逆变侧构成，而逆变侧的运行将主要依赖于控制系统。控制系统的引入使整个系统存在负阻尼的可能，尤其是在一次阻抗相对较低的情况，增大了系统弱阻尼或负阻尼的可能，从而导致系统在扰动情况下不衰减甚至谐波放大。
在实际的直流输电系统运行过程中，仍然存在控制系统负阻尼作用带来的直流侧的谐振振荡，且直流侧回路谐振的发生往往具有随机性，在一定的暂态故障下才会激发谐振，如出现直流侧故障或出现直流线路雷击等暂态运行方式。为保证直流输电系统的安全稳定运行，有必要采取有效措施以抑制直流输电系统直流侧谐振的发生。
发明内容
本发明提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法，用于抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振。
有鉴于此，本发明提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法，包括：
将直流输电系统直流侧谐振抑制装置安装在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器的两端，直流输电系统直流侧谐振抑制装置包括开关管、电阻器和旁路避雷器，开关管、电阻器和旁路避雷器依次串联；
检测平波电抗器的电流波形；
根据平波电抗器的电流波形计算平波电抗器两侧的电压；
将平波电抗器两侧的电压与平波电抗器的额定电压比较，若平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上，则触发开关管导通，使得电阻器和旁路避雷器的串联回路对直流侧谐振进行抑制。
可选地，检测平波电抗器的电流波形，包括：
按40us为检测时间间隔检测平波电抗器的电流波形。
可选地，平波电抗器两侧的电压的计算公式为：
其中，Δt为检测时间间隔，I(t+Δt)为当前时刻的平波电抗器的电流，I(t)为上一个检测时间间隔的平波电抗器的电流。
可选地，直流输电系统直流侧谐振抑制装置还包括平波电抗器避雷器；
平波电抗器避雷器并联在平波电抗器的两端。
可选地，平波电抗器避雷器的额定电压为平波电抗器的1.33倍。
可选地，旁路避雷器的额定电压为平波电抗器额定电压的30％。
可选地，开关管为IGBT或IGCT。
可选地，电阻器的取值为：
其中，R为电阻器的阻值，Urate为平波电抗器的额定电压，Irate为平波电抗器的额定电流。
与现有技术相比，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法具备以下优点：
本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法，在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器两端并联接入依次串联的开关管、电阻器和旁路避雷器，检测平波电抗器的电流波形，根据电流波形计算平波电抗器两侧的电压，以平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上作为触发开关管导通的条件，当平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上时说明直流输电系统发生暂态故障，在开关管导通后，电阻器和旁路避雷器的串联回路投入直流输电系统，依靠旁路避雷器的低参考电压，实现电流的转移以及平波电抗器的旁路，从而改变直流回路的谐振特性，同时通过电阻器传入提升谐振的阻尼，从而避免直流侧谐振的发生，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。
同时，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法借用原有的平波电抗器进行谐波抑制，达到了节省设备成本，减少投资效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法的流程示意图；
图2为本发明中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置的电路结构示意图；
图3为本发明中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置的安装位置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法的实施例，包括：
步骤101、将直流输电系统直流侧谐振抑制装置安装在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器的两端，直流输电系统直流侧谐振抑制装置包括开关管、电阻器和旁路避雷器，开关管、电阻器和旁路避雷器依次串联。
需要说明的是，本发明实施例中提供的直流输电系统直流侧谐振抑制装置100并联在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器L的两端，如图2所示。当直流输电系统发生暂态故障时，开关管Q导通，开关管Q导通后，电阻器R和旁路避雷器F1的串联回路投入直流输电系统，依靠旁路避雷器F1的低参考电压，实现电流的转移以及平波电抗器L的旁路，从而改变直流回路的谐振特性，同时通过电阻器R传入提升谐振的阻尼，从而避免直流侧谐振的发生，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。开关管Q可选为IGBT或IGCT。旁路避雷器F1的主要实现平波电抗器L旁路作用，因此，旁路避雷器F1的额定电压取值远低于平波电抗器L的额定电压，本发明中，旁路避雷器F1的额定电压取值为平波电抗器L的额定电压的30％。如图2所示，本发明实施例中，直流输电系统直流侧谐振抑制装置100还可以设置有平波电抗器避雷器F2，平波电抗器避雷器F2是为了保护平波电抗器L，其额定电压可按照平波电抗器L额定电压的1.33倍进行选取。
电阻器R主要是为了增强回路阻尼，其取值不宜过大，否则将导致该串联回路无法旁路平波电抗器L，本发明实施例中，电阻器R的取值为：
其中，R为电阻器的阻值，Urate为平波电抗器的额定电压，Irate为平波电抗器的额定电流。
本发明实施例中，首先将直流输电系统直流侧谐振抑制装置100并联在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器L的两端，如图3所示。
步骤102、检测平波电抗器的电流波形。
需要说明的是，安装好直流输电系统直流侧谐振抑制装置100之后，检测平波电抗器L的电流波形。具体得，按40us为检测时间间隔Δt检测平波电抗器的电流波形。
步骤103、根据平波电抗器的电流波形计算平波电抗器两侧的电压。
需要说明的是，平波电抗器两侧的电压的计算公式为：
其中，Δt为检测时间间隔，I(t+Δt)为当前时刻的平波电抗器的电流，I(t)为上一个检测时间间隔的平波电抗器的电流。
步骤104、将平波电抗器两侧的电压与平波电抗器的额定电压比较，若平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上，则触发开关管导通，使得电阻器和旁路避雷器的串联回路对直流侧谐振进行抑制。
需要说明的是，当平波电抗器两侧的电压U大于平波电抗器的3倍额定电压3Urate，即，U＞3Urate且持续5个周波以上时，视为直流输电系统发生暂态故障，触发开关管导通，使得电阻器和旁路避雷器的串联回路对直流侧谐振进行抑制。
本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法，在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器两端并联接入依次串联的开关管、电阻器和旁路避雷器，检测平波电抗器的电流波形，根据电流波形计算平波电抗器两侧的电压，以平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上作为触发开关管导通的条件，当平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上时说明直流输电系统发生暂态故障，在开关管导通后，电阻器和旁路避雷器的串联回路投入直流输电系统，依靠旁路避雷器的低参考电压，实现电流的转移以及平波电抗器的旁路，从而改变直流回路的谐振特性，同时通过电阻器传入提升谐振的阻尼，从而避免直流侧谐振的发生，达到了抑制直流输电系统在暂态故障下的直流侧回路谐振的效果。
同时，本发明提供的直流输电系统直流侧谐振抑制方法借用原有的平波电抗器进行谐波抑制，达到了节省设备成本，减少投资效果。
以上所述，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 (8)
1.一种直流输电系统直流侧谐振抑制方法，其特征在于，包括：
将直流输电系统直流侧谐振抑制装置安装在直流输电系统的换流器直流输出侧的平波电抗器的两端，直流输电系统直流侧谐振抑制装置包括开关管、电阻器和旁路避雷器，开关管、电阻器和旁路避雷器依次串联；
检测平波电抗器的电流波形；
根据平波电抗器的电流波形计算平波电抗器两侧的电压；
将平波电抗器两侧的电压与平波电抗器的额定电压比较，若平波电抗器两侧的电压大于平波电抗器的3倍额定电压且持续5个周波以上，则触发开关管导通，使得电阻器和旁路避雷器的串联回路对直流侧谐振进行抑制。
2.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制方法，其特征在于，检测平波电抗器的电流波形，包括：
按40us为检测时间间隔检测平波电抗器的电流波形。
3.根据权利要求2所述的直流输电系统直流侧谐振抑制方法，其特征在于，平波电抗器两侧的电压的计算公式为：
其中，Δt为检测时间间隔，I(t+Δt)为当前时刻的平波电抗器的电流，I(t)为上一个检测时间间隔的平波电抗器的电流。
4.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制方法，其特征在于，直流输电系统直流侧谐振抑制装置还包括平波电抗器避雷器；
平波电抗器避雷器并联在平波电抗器的两端。
5.根据权利要求4所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，平波电抗器避雷器的额定电压为平波电抗器的1.33倍。
6.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，旁路避雷器的额定电压为平波电抗器额定电压的30％。
7.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，开关管为IGBT或IGCT。
8.根据权利要求1所述的直流输电系统直流侧谐振抑制装置，其特征在于，电阻器的取值为：
其中，R为电阻器的阻值，Urate为平波电抗器的额定电压，Irate为平波电抗器的额定电流。
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