一种中性母线避雷器参数快速优化方法、电子设备及可读存储介质技术

一种中性母线避雷器参数快速优化方法、电子设备及可读存储介质，基于由半桥子模块MMC换流器构成的对称双极柔性直流系统主电路拓扑，根据系统发生直流极线接地故障、连接变压器Δ型连线的阀侧绕组单相接地故障或中性线开路故障时的故障回路，建立不同故障下系统的等效电路，获取中性母线避雷器所吸收的能量，根据中性母线避雷器吸收能量和保护水平的关系，以不同故障工况下避雷器吸收能量均衡为优化目标，分别确定中性母线避雷器吸收能量以及操作波保护水平，实现对中性母线避雷器参数的快速优化；具有快速、经济、高效的优点。高效的优点。高效的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种中性母线避雷器参数快速优化方法、电子设备及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及直流输电系统的绝缘配合
，特别涉及一种中性母线避雷器参数快速优化方法、电子设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着新能源开发规模和输电距离的进一步扩大，采用直流输电实现大规模新能源并网的需求也在不断增加，直流输电系统的绝缘配合设计是直流输电工程实施的关键技术之一，而绝缘水平的高低直接关系到整个直流工程的造价。绝缘配合的目的是在保证绝缘水平设计合理的同时，使设备在各种过电压下能够安全、经济和可靠运行。近年来，我国直流工程发生多次中性母线过电压故障，其原因在于绝缘配合设计不合理，导致连接在中性母线上的设备快速老化或击穿损坏，造成了大量的直接经济损失和间接经济损失。
[0003]直流输电系统绝缘配合设计一般分两个阶段开展，在工程方案初步设计阶段，通常参考相关国家标准和以往工程经验，初步完成直流输电系统乃至中性母线绝缘保护系统的配合设计；然后进入工程详细设计阶段，详细设计的任务之一是开展详细的电磁暂态仿真验证，针对不同运行和故障工况验证前期系统绝缘配合初设的合理性，通常伴随大量的参数调整、完善和反复验证，而因仿真验证和参数调整往往导致耗费时间及设计成本的增加
[0004]目前，在对系统中性母线避雷器设置的过程中，涉及到对整个直流系统的电磁暂态仿真，通过对参数的优化与调整最终确定绝缘配合方案，绝缘配合设置对人员的专业性和技术性要求很强。在工程方案初期，中性母线避雷器设置通常参考绝缘配合相关国家标准和以往的工程经验来确定，然而当前针对柔直换流站绝缘配合相关的国家标准还不完善，不同柔直工程避雷器配置的影响因素也各不相同，需要对中性母线可能出现的各种过电压进行计算，耗费时间长，制约了直流输电工程的建设效率，给直流输电系统中绝缘配合的实际应用造成不便。专利申请CN104578127B公开了一种基于柔性直流的智能配电系统的绝缘配合方法，通过系统分析、避雷器的配置、过电压的仿真计算和绝缘配合的设置步骤对基于柔性直流的智能配电系统的拓扑结构、运行方式、故障方式进行全面的分析，在此基础上对系统进行初步的避雷器配置；本方法较为复杂，无法快速实现中性母线避雷器参数优化计算，从而影响直流系统设计工作的效率。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种中性母线避雷器参数快速优化方法、电子设备及可读存储介质，通过分析直流极线接地、连接变压器阀侧绕组单相接地和中性线开路故障时系统的故障回路，得到中性母线可能出现的各种过电压，根据不同故障下中性母线避雷器的吸收能量与避雷器保护水平的内在关系，最后实现满足系统保护要求的中性母线避雷器参数的快速优化，易操作，耗时短，成本低。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种中性母线避雷器参数快速优化方法，具体包括以下步骤：
[0008]步骤1、确定影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型，建立不同故障类型下避雷器充电等效电路，对避雷器吸收能量和操作波保护水平进行计算；
[0009]步骤2、根据步骤1得到的不同故障下中性母线避雷器吸收能量和操作波保护水平关系，按照不同故障场景下避雷器吸收的最大能量，选择最低的操作波保护水平。
[0010]步骤1所述影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型包括：直流极线接地故障、连接变压器Δ型连线的阀侧绕组单相接地故障或中性线开路故障。
[0011]步骤1所述确定影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型，建立不同故障类型下避雷器充电等效电路，基于由半桥子模块MMC构成的对称双极柔性直流系统的单线图，以对称双极柔性直流系统的单极作为分析对象建立。
[0012]所述步骤1，当系统发生直流极线接地故障时，换流器闭锁条件下故障回路的构成方式，建立直流极线对地等效电容对避雷器充电的等效电路，在不考虑极线与中性线电阻的情况下，求得中性母线避雷器所吸收的能量：
[0013]中性母线避雷器吸收能量的表达式为：
[0014][0015]式中，C0为换流器和直流极线对地等效电容，U
dc
为故障前直流极线对地最大运行电压。
[0016]所述步骤1，当系统发生连接变压器Δ型连线的阀侧绕组单相接地故障时，换流器闭锁条件下故障回路的构成方式，建立交流侧电源经中性线对避雷器充电的等效电路，根据避雷器导通前后等效电路特征参数的变化，求得中性母线避雷器所吸收的能量：
[0017]中性母线避雷器导通前，流经中性母线避雷器的电流可忽略不计，中性母线平波电抗器的电流与中性线电流相同，余弦电压激励下回路电流可以表示为：
[0018][0019]L
c
＝2L
T
+L
arm
+L
n
ꢀꢀꢀ
(3)
[0020][0021][0022][0023]式中，激励电压源为U
2p
为连接变压器阀侧交流线电压峰值，τ1为避雷器导通前故障回路的时间常数，L
T
为连接变压器阀侧漏电感，L
arm
为MMC换流阀桥臂电抗，L
n
为中性线平波电抗器电感，为最坏故障出现角度，为避雷器导通前故障回路
阻抗角，R
line
为中性线等效电阻，L
line
为中性线等效电感；
[0024]当中性母线避雷器在t0时刻导通后，中性母线避雷器等效为电压为操作波保护水平U
SIPL
的恒压源，中性母线直流平波电抗器的电流可以表示为：
[0025][0026]中性线电流为：
[0027][0028][0029]式中，U
SIPL
为避雷器操作波保护水平(SIPL)，τ2为中性线时间常数，由公式(2)确定；
[0030]避雷器吸收能量为：
[0031][0032]式中，为中性母线避雷器刻吸收的能量，积分时间T由系统保护策略决定，取交流断路器的最长动作时间。
[0033]所述步骤1，当系统发生中性线开路故障时，换流器闭锁条件下故障回路的构成方式，建立换流器故障前最大运行电流对避雷器充电的等效电路，在不考虑中性线电阻的情况下，计算中性母线避雷器所吸收的能量：
[0034]不考虑极线电阻，避雷器吸收能量为：
[0035][0036]此时，假设MMC换流器保护延迟时间为t
p
，保护动作之前换流器以故障前的最大运行电流I
dc
对避雷器充电；随着避雷器保护水平的增加而线性增加。
[0037]所述步骤2还包括：绘制不同类型故障下中性母线避雷器吸收能量和操作波保护水平关系曲线，选取曲线的交点作为优化分析的对象，选取满足避雷器吸收最大能量的同时具有最低操作波保护水平的交点，根据交点对应的坐标值确定中性母线避雷器吸收能量和操作波保护水平。
[0038]所述步骤2还包括要求操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中性母线避雷器参数快速优化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1、确定影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型，建立不同故障类型下避雷器充电等效电路，对避雷器吸收能量和操作波保护水平进行计算；步骤2、根据步骤1得到的不同故障下中性母线避雷器吸收能量和操作波保护水平关系，按照不同故障场景下避雷器吸收的最大能量，选择最低的操作波保护水平。2.根据权利要求1所述的一种中性母线避雷器参数快速优化方法，其特征在于：步骤1中所述的影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型包括：直流极线接地故障、连接变压器Δ型连线的阀侧绕组单相接地故障或中性线开路故障。3.根据权利要求2所述的一种中性母线避雷器参数快速优化方法，其特征在于：步骤1中所述的确定影响系统中性母线避雷器参数设置的故障类型，建立不同故障类型下避雷器充电等效电路还包括，基于由半桥子模块MMC构成的对称双极柔性直流系统的单线图，以对称双极柔性直流系统的单极作为分析对象建立等效电路。4.根据权利要求3所述的一种中性母线避雷器参数快速优化方法，其特征在于：所述步骤1，当系统发生直流极线接地故障时，换流器闭锁条件下故障回路的构成方式，建立直流极线对地等效电容对避雷器充电的等效电路，在不考虑极线与中性线电阻的情况下，求得中性母线避雷器所吸收的能量：中性母线避雷器吸收能量的表达式为：式中，C0为换流器和直流极线对地等效电容，U
dc
为故障前直流极线对地最大运行电压。5.根据权利要求3所述的一种中性母线避雷器参数快速优化方法，其特征在于：所述步骤1，当系统发生连接变压器Δ型连线的阀侧绕组单相接地故障时，换流器闭锁条件下故障回路的构成方式，建立交流侧电源经中性线对避雷器充电的等效电路，根据避雷器导通前后等效电路特征参数的变化，求得中性母线避雷器所吸收的能量：中性母线避雷器导通前，流经中性母线避雷器的电流可忽略不计，中性母线平波电抗器的电流与中性线电流相同，余弦电压激励下回路电流可以表示为：L
c
＝2L
T
+L
arm
+L
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(3)(3)式中，激励电压源为U
2p
为连接变压器阀侧交流线电压峰值，τ1为
避雷器导通前故障回路的时间常数，L
T
为连接变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云超，曹均正，赵儆，张新刚，
申请(专利权)人：特变电工科技投资有限公司，
类型：发明
国别省市：