[发明专利]一种高耦合分裂电抗器的设计方法及系统

说明书

本发明提供一种高耦合分裂电抗器的设计方法及系统，包括：根据系统对高耦合分裂电抗器的电气参数和结构参数的要求，确定高耦合分裂电抗器的初始设计参数；修改参数中与高耦合分裂电抗器杂散电容相关的参数，保持其他参数不变，获取多组不同的参数；根据各组高耦合分裂电抗器的参数，建立对应的高耦合分裂电抗器宽频模型；基于各组参数的宽频模型进行电磁暂态仿真，确定各组参数下的恢复电压上升率；获取保证恢复电压上升率处于最低状态的高耦合分裂电抗器的参数取值范围；在参数取值范围内，采用多目标优化法，得到满足系统电气参数和结构参数要求的高耦合分裂电抗器的参数设计结果。本发明可以从设计层次解决系统主断路器恢复电压超标问题。

技术领域

本发明属于电抗器设计领域，更具体地，涉及一种高耦合分裂电抗器的设计方法及系统。

背景技术

随着电力系统的不断发展，系统短路电流水平迅速增加，限流器作为一种解决短路电流超标问题的措施，已经得到了广泛的应用。基于高耦合分裂电抗器的故障限流器的核心部件是高耦合分裂电抗器，根据高耦合分裂电抗器双臂绕组通流时对外表现为低阻抗、单臂通流时对外表现为限流阻抗的特点，配合快速开关实现不同状态之间的切换。系统发生短路故障时，高耦合分裂电抗器的单臂电感接入系统中限制短路电流，然后由系统主断路器实现短路电流的开断。虽然高耦合分裂电抗器单臂电感的投入可以降低系统主断路器需要开断的电流大小，但是电抗器的杂散电容与单臂电感构成了一个高频振荡回路，导致系统主断路器开断时的恢复电压振荡频率非常高，恢复电压上升率远大于一般断路器的设计值。目前的工程应用中，一般通过在限流器两端并联电容的方法来降低系统主断路器开断时的恢复电压上升率，虽然可以降低主断路器的开断难度，但是并联电容的取值一般很大，且限流器并联电容后整体结构更加复杂，增加了成本和设计难度，不利于实际应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高耦合分裂电抗器的设计方法及系统，旨在解决高耦合分裂电抗器接入电力系统后导致系统主断路器恢复电压超标的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种高耦合分裂电抗器的设计方法，包括如下步骤：

根据系统对高耦合分裂电抗器的电气参数和结构参数的要求，确定高耦合分裂电抗器的初始设计参数；所述系统为设计后的高耦合分裂电抗器将要接入的电力系统；

在所述初始设计参数的基础上，修改初始设计参数中与高耦合分裂电抗器杂散电容相关的参数，保持其他参数不变，获取多组不同的高耦合分裂电抗器参数；

根据各组高耦合分裂电抗器的参数，分别建立对应的高耦合分裂电抗器宽频模型；所述高耦合分裂电抗器宽频模型包括理想耦合电抗器子模型和端子等效电容；

基于各组参数对应的高耦合分裂电抗器宽频模型对高耦合分裂电抗器进行电磁暂态仿真，确定各组参数下高耦合分裂电抗器的恢复电压上升率；

结合各组参数与其对应的恢复电压上升率之间的关系，获取能够保证所述恢复电压上升率处于最低状态的高耦合分裂电抗器的参数取值范围；

在所述高耦合分裂电抗器的参数取值范围内，采用多目标优化法，得到满足所述系统电气参数和结构参数要求的高耦合分裂电抗器的参数设计结果。

在一个可选的示例中，所述根据各组高耦合分裂电抗器的参数，分别建立对应的高耦合分裂电抗器宽频模型，具体为：

S1，建立理想耦合电抗器子模型，其中，所述理想耦合电抗器子模型用于模拟无杂散电容和无杂散电感影响的高耦合分裂电抗器；

S2，根据其中一组高耦合分裂电抗器的参数计算各绕组以匝为单位的杂散电容；所述杂散电容包括匝与匝之间的互有电容和对地电容；

S3，根据各绕组以匝为单位的杂散电容求得高耦合分裂电抗器各绕组两端的端子等效电容；