[发明专利]一种直流断路器限流优化方法及其仿真系统

说明书

本发明提供了一种直流断路器限流优化方法及其仿真系统，所述方法包括采集直流电网中任一条线路发生故障后通过非故障线路的直流电流，并对其进行短路电流恒频控制，确定避雷器的投入数量，以限制故障电流；对直流断路器进行能量平衡度双频率控制，确定避雷器的投入频率和待投入的避雷器，以提高直流断路器内避雷器的能量平衡度并减少避雷器投入次数；所述系统包括直流断路器仿真模型、避雷器投入数量计算模块和待投入避雷器确定模型。与现有技术相比，本发明提供的一种直流断路器限流优化方法及其仿真系统，可以有效控制直流短路电流的大小，也可以减少直流断路器中避雷器的投入次数，防止避雷器遭受到频繁的电流冲击，从而减缓避雷器老化。

技术领域

本发明涉及直流电网故障电流限制技术领域，具体涉及一种直流断路器限流优化方法及其仿真系统。

背景技术

直流电网是一种以直流电的方式将风力发电、光伏发电等新能源发电设施、储能与负荷、交流系统相连接所形成的输配电系统网络。在直流电网中当一条直流线路发生故障时有可能影响非故障线路的正常运行，从而导致整个直流电网停运。目前主要采用加装直流断路器，利用其避雷器限制故障电流保护非故障线路，例如文献《Zoning in HighVoltage DC(HVDC)Grids using Hybrid DC breaker》提出了一种限制故障电流大小的控制策略，能够利用直流断路器中避雷器的投切使得非故障线路的电流维持在定值周围，免受故障线路的影响。但是应用于实际直流电网时直流断路器还存在下述缺陷：

一是，避雷器的使用寿命与其开断次数有直接关系，限流控制过程中避雷器频繁投入会引起避雷器内频繁的电流冲击，其造成的电动力将加速避雷器老化，影响其使用寿命，且可能导致固态开关结温过高而降低器件性能，进而影响直流断路器的可靠性。

二是，高压直流断路器造价较高，且对直流电网发生故障时的影响较大。通过对直流电网故障电流限制进行建模及仿真可以减少研究成本。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种直流断路器限流优化方法及其仿真系统。

第一方面，本发明中一种直流断路器限流优化方法的技术方案是：

所述方法包括：

采集直流电网中任一条线路发生故障后通过非故障线路的直流电流，并对其进行短路电流恒频控制，确定避雷器的投入数量；

对直流断路器进行能量平衡度双频率控制，确定避雷器的投入频率和待投入的避雷器。

第二方面，本发明中一种直流断路器限流优化的仿真系统的技术方案是：

所述系统包括：

直流断路器仿真模型，所述模型串联在直流线路上，用于切断和导通经过所述直流线路的负荷电流，以及切断发生故障的直流线路；

避雷器投入数量计算模块，用于采集通过直流线路的直流电流并对其进行短路电流恒频控制，确定避雷器的投入数量；

待投入避雷器确定模型，用于对直流断路器仿真模型进行能量平衡度双频率控制，确定避雷器的投入频率和待投入的避雷器。

与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种直流断路器限流优化方法，通过短路电流恒频控制确定待投入到线路的避雷器的数量，通过能量平衡度双频率控制确定将直流断路器中的哪些避雷器投入到线路以及投入频率，依据上述方法可以有效确定直流断路器限流过程中避雷器投入的数量、需要投入哪些避雷器和投入频率，减少了避雷器的投入次数，减缓避雷器老化，延长其使用寿命。

2、本发明提供的一种直流断路器限流优化仿真系统，可以有效控制直流短路电流的大小，也可以减少直流断路器中避雷器的投入次数，防止避雷器遭受到频繁的电流冲击，从而减缓避雷器老化。