[发明专利]统一潮流控制器的换流器过电压保护系统及参数设计方法

权利要求书

1.一种基于统一潮流控制器的换流器过电压保护系统的参数设计方法，所述换流器为三相六桥臂结构，包含换流阀和桥臂电抗器，换流器通过连接铜排连接串联变压器，串联变压器的另一端接入交流线路；包括第一至第三避雷器、晶闸管旁路开关、旁路断路器和监控装置，其中，第二避雷器的一端经第一避雷器接地，另一端接至换流阀与桥臂电抗器之间的联络线，且晶闸管旁路开关与第二避雷器并联；第三避雷器与连接铜排并联，采用星形连接，且其中性点与串联变压器的中性点连接后经接地电阻接地；旁路断路器并联于串联变压器的线路侧；所述监控装置用于对换流阀、晶闸管旁路开关及旁路断路器进行状态监视及控制，监控装置检测到换流阀闭锁时，控制晶闸管旁路开关导通，同时发旁路断路器合闸命令；其特征在于：

所述参数设计方法包含如下步骤：

步骤1，建立统一潮流控制器的电磁暂态模型；

步骤2，设定串联变压器线路侧接地故障下从故障发生到换流阀闭锁的时间T_a；

步骤3，设置旁路断路器的合闸时间T_b；

步骤4，选择第一至第三避雷器的直流参考电压U_drefI、U_drefII、U_drefIII，初步选择避雷器I、避雷器II、避雷器III的伏安特性；

步骤5，建立第一至第三避雷器的电磁暂态模型，并将模型增加到步骤1建立的模型中，得到新的模型；

步骤6，利用步骤5新的模型计算得到换流阀最大端间电压U_V和第一至第三避雷器的最大电流、最大过电压及最大能量；

步骤7，根据步骤6的计算结果，判断第一至第三避雷器的伏安特性曲线是否需要调整，如果需要调整则重复步骤5-6，直到换流阀端间电压限制到一个合理水平，将第一至第三避雷器的最大过电压分别作为第一至第三避雷器的操作冲击电压保护水平，将流过第一至第三避雷器下最大电流分别作为操作冲击电压保护水平下的配合电流，将第一至第三避雷器吸收的能量作为设计第一至第三避雷器容量的基准值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一至第三避雷器均采用无间隙氧化锌避雷器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述晶闸管旁路开关包括晶闸管、阻尼回路和晶闸管触发单元组成，其中，晶闸管与阻尼回路并联，所述晶闸管触发单元与监控装置连接，根据监控装置的控制指令控制晶闸管。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述阻尼回路由阻尼电阻和电容串联构成，所述阻尼电阻的阻值为1000～5000欧姆，电容的容值为100pc～1000pc。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接地电阻的阻值为500～2000欧姆。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，利用PSCAD/EMTDC软件建立统一潮流控制器的电磁暂态模型。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中计算从故障发生到换流阀闭锁的时间T_a的方法是：统计统一潮流控制器不同短路电流水平情况下发生串联变压器线路侧接地故障时，换流阀桥臂过流保护动作的时间t₁，保护动作到换流器闭锁时间t₂，T_a＝K_a×(t₁+t₂)，K_a为裕度系数。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4中，U_drefIIIU_drefIU_drefII，U_drefI+U_drefII不小于换流阀端间最高运行电压U_N。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤7中，设E_AI为第一避雷器吸收的最大能量，E_AII为第二避雷器吸收的最大能量，E_AIII为第三避雷器吸收的最大能量，C_AI为第一避雷器的容量，C_AII为第二避雷器的容量，C_AIII为第三避雷器的容量，K₁、K₂和K₃分别为选择第一至第三避雷器的裕度系数，C_AIK₁×E_AI，C_AIIK₂×E_AII，C_AIIIK₃×E_AIIII。