[发明专利]一种伪双极直流电网元件参数的确定方法

说明书

本申请提供一种直流电网元件参数的确定方法。所述直流电网包括至少两个换流站及换流站之间的至少一条直流线路，所述方法包括：确定待定的所述电网的元件参数；基于所述电网的拓扑结构和所述电网的元件参数，确定状态矩阵；基于所述状态矩阵和所述直流线路故障电流时域表达式，确定以一个所述电网的元件参数为变量的直流线路故障电流随时间变化的关系；基于所述直流线路上故障电流的抑制要求，确定所述电网的元件参数的范围。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种伪双极直流电网元件参数的确定方法。

背景技术

随着电力电子技术的进步，基于电压源换流器(VSC)的柔性直流输电技术在异步联网和可再生能源并网中优势凸显，特别是模块化多电平变换器(MMC)的高压大容量传输能力使其成为未来直流电网发展的必然选择。

然而，直流电网中故障电流传播速度极快，电力电子设备的过电流耐受性差，与基于晶闸管的常规直流换流器(LCC)相比，MMC中的IGBT元件更容易受到故障电流的影响而闭锁甚至损坏。这对直流断路器提出了更苛刻的技术要求，对保护系统的设计也提出了更严格的要求。对于采用架空线的柔性直流电网，发生单极接地故障的概率远高于极间短路故障，通过附加限流设备的故障电流抑制措施必然增加工程建设的投资成本。因此，需明确电路元件参数对故障电流的影响，通过合理设置元件参数达到降低故障电流的目的。

现有技术提供的方法或者没有考虑非故障极在故障后的动态过程，对故障通路的分析不准确，因此无法得到准确的计算结果，并且所提计算方法不便于分析电路参数对故障电流的影响关系。或者就是分析了接地方式对故障电流的影响，为接地方式的选取提供了参考，但没有定性分析接地极参数对故障电流的影响，并给出参数选取范围。

发明内容

本申请实施例提供一种直流电网元件参数的确定方法，所述直流电网包括至少两个换流站及换流站之间的至少一条直流线路，所述方法包括：确定待定的所述电网的元件参数；基于所述电网的拓扑结构和所述电网的元件参数，确定状态矩阵；基于所述状态矩阵和所述直流线路故障电流时域表达式，确定以一个所述电网的元件参数为变量的直流线路故障电流随时间变化的关系；基于所述直流线路上故障电流的抑制要求，确定变量元件参数的范围。

根据一些实施例，所述方法还包括：基于所述电网的元件参数的范围，合理规划所述电网的元件参数，以降低所述直流线路故障电流。

根据一些实施例，所述电网呈网状或辐射状连接，所述换流站包括换流器、接地极和平波电抗器，所述换流器包括三相六个桥臂，每相上桥臂和下桥臂两个桥臂组成一个相单元，每个桥臂包括N个串联连接的子模块、桥臂电感和桥臂电阻，每个子模块包括串联连接的两个IGBT和直流电容，上桥臂和下桥臂的中点与交流电网连接，所述接地极包括串联连接的接地极电感组和接地极电阻，所述接地极电感组包括三个并联连接的接地极电感，所述平波电抗器串联于换流器正极与直流线路之间，其中，所述电网的元件参数包括子模块直流电容值、桥臂电感值、桥臂电阻值、直流线路的电感值、直流线路的电阻值和平波电抗器的电感值、接地极电阻值和接地极等效电感。

根据一些实施例，所述基于所述电网的拓扑结构和所述电网的元件参数，确定状态矩阵，包括：基于所述电网的拓扑结构，建立电流关联矩阵、修正矩阵；基于所述电网的元件参数和所述电网的拓扑结构建立电容矩阵、电感矩阵、电阻矩阵；基于所述电流关联矩阵和所述修正矩阵，计算电压关联矩阵和放电电流关联矩阵；基于所述电容矩阵、电感矩阵、电阻矩阵、电压关联矩阵和放电电流关联矩阵，计算状态矩阵。

根据一些实施例，所述电流关联矩阵中第i行第k列元素a_ik为：

所述修正矩阵为对角矩阵，第i行第i列元素m_ii为：

所述电压关联矩阵为：B＝A^TM，其中，A为电流关联矩阵，M为修正矩阵；