[发明专利]一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法及装置，通过直流电抗器的参数确定方法和不等式约束条件，图形化简化设计方法和约束区域，根据改进型ISOP直流变压器双极短路故障时的穿越要求，结合当前的系统参数，根据所推导的计算公式和约束条件，更加准确和快速设计出所需要的直流电抗器参数。并将约束不等式进一步推导，形成新的图形化方法，本发明使得计算更加方便直观，更加有利于工程应用。本发明提供的一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法及装置。

技术领域

本发明涉及一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法及装置，属于电力电子技术领域。

背景技术

近年来随着电力电子技术的发展，以及风光储、充电桩和数据中心等直流电源和直流负荷的大规模接入，中压直流配电技术蓬勃发展。直流变压器作为中压直流配电网中的关键设备，不仅能够实现不同直流电压等级的电网互联，而且能够实现直流电压大变比变换，功率控制和电气隔离等功能。

随着直流配电网对可靠性和自愈性要求的提高，在直流变压器发生自身故障，或者直流系统发生故障时，要求直流变压器具有故障隔离和故障穿越能力。不同于其他应用场合，对于直流变压器来说，要求中压侧双极短路时注入系统的故障电流非常小，一般小于功率器件的额定电流，因此对闭锁时间要求极为苛刻，传统估算方法不再适用，因此有必要研究新的参数确定方法，从而在更小的时间尺度更加准确快速的计算直流电抗器的参数。

本方法是根据二阶电路方程进行暂态分析，推导出电抗器参数的计算公式。由于改进型ISOP型拓扑较新，针对其直流限流电抗器的这种公式推导和参数设计几乎没有，而最相关的是MMC(模块化多电平)中的平波电抗器的设计。现有技术提出了一种环网状柔性直流输电系统的平波电抗器参数设计方法，针对环网状柔性直流输电系统的平波电抗器参数设计方法提出了更明确地故障电流计算的限制条件，缩小所需平波电抗器的参数范围，但是也因为是根据环网状工况进行推导的，并不适应普遍情况。另一现有技术提出了一种适用于模块化多电平换流器的直流电抗器参数设计方法，通过桥臂所能承受的最大故障电流限值条件来设计直流电抗器电感值，同时考虑交流馈入、电容放电对故障电流的影响，但是由于MMC短路时的拓扑与直流变压器有所区别，并且MMC所能接受的短路电流的大小和时间尺度与直流变压器完全不同，因此并不适用于直流变压器的直流电抗器参数设计。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法及装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种直流变压器故障穿越电抗器的参数确定方法，包括如下步骤：

直流变压器输入端短路时，采集参数U₀、I₂、I₀、t₂、C；

将参数U₀、I₂、I₀、t₂、C分别输入约束条件1、约束条件2，判断约束条件1、约束条件2是否满足；

根据约束条件1、约束条件2不同判断情况，采用公式(3)对直流电抗器电容值进行计算；

所述U₀为直流变压器输入端短路时，直流母线电压的初始电压；

所述I₂为直流变压器输入端短路时，输入端短路电流主动阻断时的电流；

所述I₀为直流变压器输入端短路时，输入端短路电流的初始电流；

所述t₂为直流变压器输入端短路时，输入端短路到短路电流主动阻断的时间；

所述C为直流变压器输入端短路时，输入端等效电容；

所述约束条件1的计算公式如下：