[发明专利]一种换流阀交流系统1s故障耐受特性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电系统的故障分析方法，具体涉及一种换流阀交流系统1s故障耐受特性分析方法。

背景技术

换流阀是高压直流输电系统的核心设备，其运行性能直接决定了直流系统的运行性能。交流系统故障使得在换流站交流母线所测量到的三相平均整流电压值大于正常电压的30%，但小于极端最低连续运行电压并持续长达一秒的时段内，直流系统应能连续稳定运行，在这种条件下所能运行的最大直流电流由交流电压条件和晶闸管阀的热应力极限决定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种换流阀交流系统1s故障耐受特性分析方法，该方法采用仿真方式计算了晶闸管阀的热应力极限，并根据此极限计算了在交流1s故障时，晶闸管换流阀所能耐受的最大电流，为换流阀的设计和运行提供依据。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种换流阀交流系统1s故障耐受特性分析方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

（1）模拟换流阀交流系统交流侧1s故障；

（2）确定晶闸管换流阀的热应力极限；

（3）确定晶闸管阀在交流系统1s故障时晶闸管阀所能通过的最大直流电流。

优选的，所述步骤（1）中，换流阀交流系统为12脉动换流单元，由两个6脉动换流单元串联组成；

将交流系统等效为一个交流电源；采用调节该交流电源的输出电压来模拟换流阀交流系统交流侧1s故障，模拟交流系统电压在任意比值的电压降落。

较优选的，所述6脉动换流单元包括：换流变压器、换流阀和阀避雷器；换流变压器通过换流阀系统的等效电抗器与三相整流桥连接；三相整流桥的每一相均由上下两桥臂构成，每个桥臂均由换流阀构成；每个换流阀两端并联阀避雷器；

所述换流阀包括阻尼回路、直流均压回路、晶闸管、饱和电抗器和阀内杂散电容；所述阻尼回路、直流均压回路和晶闸管并联后组成阻尼回路-直流均压回路-晶闸管并联支路，阻尼回路-直流均压回路-晶闸管并联支路与饱和电抗器串联与阀内杂散电容并联。

较优选的，两个6脉动换流单元的两个换流变压器，一个为星型连接，一个为三角形连接。

优选的，所述步骤（2）中，用积分的方法确定晶闸管换流阀的热应力极限（损耗极限），如下式所示：

P=50∫0T(VT0+rTi)idt---(1-1);]]>

其中：V_T0：晶闸管通态门槛电压，r_T：晶闸管通态斜率电阻，i：电流瞬时值，T：工频周期，为0.02s。

优选的，所述步骤（3）中，根据晶闸管换流阀的热应力极限和交流系统故障后的电压得出晶闸管阀在交流系统1s故障时晶闸管阀所能通过的最大直流电流。直流电流不同将导致式（1-1）中的电流瞬时值也随之变化，当式（1-1）中的损耗确定时，瞬时电流所对应的直流电流将相应确定，在仿真计算中用迭代法得到。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1.本发明采用调节换流变压器输出电压的形式来模拟交流侧1s故障，可以灵活地模拟交流系统电压的在任意比值的电压降落；

2.本发明用积分的方法计算晶闸管换流阀的热应力极限，计算快捷，结果精确；

3.本发明根据晶闸管换流阀的热应力极限和交流系统故障后的电压，可以精确得出晶闸管阀在交流系统1s故障时晶闸管阀所能通过的最大直流电流。

附图说明

图1是本发明提供的换流阀交流系统1s故障耐受特性分析方法的流程图；

图2是本发明提供的换流阀交流系统的结构图；

图3是本发明提供的单个换流阀的结构图；