[发明专利]柔性直流输电换流器放电模型及其放电时间定值整定方法

说明书

本发明涉及一种柔性直流输电换流器放电模型及其放电时间定值整定方法，放电模型包括电容、并联电阻、取能电源等效电阻、取能电源开关、第一二极管、第二二极管；所述取能电源开关控制取能电源开通或关断，取能电源开通时，电容通过并联电阻、取能电源共同放电；取能电源关断后，电容通过并联电阻放电。停运时取能电源处于开通状态，分段计算通过并联电阻、取能电源共同放电的时间、只通过并联电阻放电的时间、两段时间求和得到换流器放电时间；停运时取能电源处于关断状态，计算只通过并联电阻放电的放电时间。本发明通过柔性直流输电换流器放电模型及放电时间定值整定方法为分析换流器放电过程和整定相关继电保护定值提供理论依据和技术支持。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，特别是涉及一种柔性直流输电换流器放电模型及其放电时间定值整定方法。

背景技术

换流器停运是柔性直流输电工程运维过程中的关键状态之一，包括正常停运、故障停运、紧急停运等多种方式。换流器停运后由于子模块IGBT闭锁和二极管反向截止，子模块电容电压不能迅速放电，只能通过并联电阻等缓慢放电。由于电容残留电压过大，放电过程中阀厅门禁系统应处于闭锁状态，禁止运维人员进入。放电时间直接关系到阀厅门禁闭锁时间和电容残留电压大小，需要获得放电过程中时间与电容电压的关系，最终确定放电时间定值。目前研究中换流器放电时间计算结果与实际偏差较大，因此有必要建立柔性直流输电换流器放电模型并提出放电时间定值整定方法，为柔性直流输电工程停运过程中相关继电保护定值整定提供理论依据和技术支持。

目前换流器停运过程的相关研究中，主要集中在设计桥臂放电电阻和子模块并联电阻两个方面。桥臂放电电阻放置在桥臂之间，在放电时开通作为放电通道；子模块并联电阻与电容并联，在换流器启动时起均压作用、在换流器停运后作为放电电阻使用。例如文献《模块化多电平换流器型直流输电系统的启停控制》、《MMC-HVDC向无源网络供电的停机策略》等通过桥臂中放电电阻的投入来实现子模块电容的放电，但由于电压低于某一阀值后子模块IGBT闭锁和二极管反向截止，使电压不能通过桥臂中的放电电阻放电完全。且此类研究忽略了并联电阻的放电作用，导致放电时间计算结果误差较大，目前并没有实际应用案例。已有文献研究了并联电阻的放电作用，如《模块化多电平换流器型高压直流输电系统停运控制策略研究》在分析换流器停运过程时介绍了不可控能量耗散阶段中均压电阻的放电作用。但现有研究均忽略了取能电源及其供电的二次控制回路负载的放电作用，使放电过程电容电压变化曲线和放电时间定值计算结果误差较大。取能电源与并联电阻一样直接并联在电容两端，当取能电源工作时，取能电源及其负载时刻消耗电容电量，因此换流器放电时必须考虑取能电源的放电作用。

鉴于目前对换流器停运后放电过程机理研究并不透彻、且放电时间计算结果误差较大的现状，本发明提出了柔性直流输电换流器放电模型及放电时间定值整定方法。该方法综合考虑取能电源工作状态、取能电源等效电阻和并联电阻等因素的影响，阐明了换流器放电过程的机理并提高了放电时间定值整定结果的准确度。通过本发明提供的柔性直流输电换流器放电模型及放电时间定值整定方法对换流器放电过程分析和相关继电保护定值整定具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种柔性直流输电换流器放电模型及放电时间定值整定方法，一方面该放电模型综合考虑取能电源工作状态、取能电源等效电阻和并联电阻对电容放电的影响，阐明了换流器放电过程的机理；另一方面根据放电模型推导出放电时间整定公式，整定后的放电时间定值误差较小。通过本发明为分析换流器放电过程和整定相关继电保护定值提供理论依据和技术支持。

本发明采用以下方案实现：一种柔性直流输电换流器放电模型，包括电容、并联电阻、取能电源等效电阻、取能电源开关、第一二极管、第二二极管；所述第一二极管的阴极与所述电容的正极、所述并联电阻的一端、所述取能电源开关的一端相连，所述取能电源开关的另一端与所述取能电源等效电阻的一端连接，所述等效电阻的另一端同时与所述并联电阻的另一端、所述电容的负极、所述第二二极管的阳极、一子模块的负极相连，所述子模块正极与第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极连接。