配电系统限流方法及装置与流程

文档序号:17386083发布日期:2019-04-13 00:10阅读:148来源:国知局
配电系统限流方法及装置与流程

本申请涉及配电系统故障分析领域,特别是涉及一种配电系统限流方法及装置。



背景技术:

随着配电系统技术的发展,多端柔性直流配电系统因其造价低、运行方式多样的原因,逐渐成为未来直流电网发展的趋势。但是,伴随拓扑结构和运行方式的多样化,多端柔性直流配电系统的故障清除问题也变得更加复杂。

目前较为常见的故障清除措施有如下两种:采用限流电抗器配合直流断路器、采用超导限流器配合直流断路器。在实现过程中,发明人发现传统技术中至少存在如下问题:针对限流参数的研究主要集中在限流模块的内部结构,针对某一故障对内部参数进行确定,易导致故障处理效率低。



技术实现要素:

基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高电路故障处理效率的配电系统限流方法及装置。

为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种配电系统限流方法,该方法包括:

分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路;

根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障;

采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

在其中一个实施例中,分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障的步骤之前,还包括步骤:

根据多端柔性直流配电系统的直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,得到各系统分区,并分析确认各系统分区中的极间短路故障;

获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间的步骤,包括:

对放电回路进行等效处理,得到等效电路;并处理等效电路,得到峰值电流以及峰值时间。

在其中一个实施例中,放电回路包括换流站放电回路和直流变压器放电回路;

处理等效电路,得到峰值电流以及峰值时间的步骤,包括:

分别对换流站放电回路和直流变压器放电回路进行等效处理,得到换流站等效放电回路与直流变压器等效放电回路;

采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流;

基于换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流,得到换流站放电回路的电流曲线图、直流电压器放电回路的电流曲线图;

根据换流站放电回路的电流曲线图,得到换流站放电回路的峰值电路、峰值时间;根据直流电压器放电回路的电流曲线图,得到直流电压器放电回路的峰值电路、峰值时间。

在一个具体实施例中,采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流的步骤中,基于以下公式,得到换流站放电回路的峰值电流:

其中,i1为换流站放电回路的电流;ω为换流站等效放电回路的振荡角频率;δ为换流站等效放电回路的时间常数;udc为直流极间电压;i0为直流母线电流;l为换流站等效放电回路的等效电感;ω0为换流站等效放电回路的谐振角频率。

在一个具体实施例中,采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流的步骤中,基于以下公式,得到直流电压器放电回路的峰值电流:

其中,i2为换流站放电回路的电流;ω1为直流电压器等效放电回路的振荡角频率;δ1为直流电压器等效放电回路的时间常数;udc为直流极间电压;i0为直流母线电流;l1为直流电压器等效放电回路的等效电感;ω2为直流电压器等效放电回路的谐振角频率。

在其中一个实施例中,根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障的步骤,包括:

将断路器的开断电流值、与在断路器的开断时间内的放电回路的最大电流值做减法,得到差值;断路器为距离极间短路故障最近、且使极间短路故障与多端柔性直流配电系统隔离的断路器;其中,若峰值时间小于或等于开断时间,最大电流值为峰值电流的值;若峰值时间大于开断时间,最大电流值为对放电回路在开断时间结束时的电流值;

依据各差值的大小顺序,得到各极间短路故障的限流难度等级排序。

在其中一个实施例中,限流装置参数值包括限流电抗值;

采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真的步骤,包括:

建立电磁暂态仿真模型;

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第一限流标准电流值;

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第二限流标准电流值。

在其中一个实施例中,第一限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商;

第二限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商。

在其中一个实施例中,在采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到放电回路出口的限流装置参数值的步骤之后,还包括:

采用限流装置参数值,在剩余限流难度等级的极间短路故障中进行校验;剩余限流难度等级的极间短路故障为多端柔性直流配电系统中,除限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障以外的极间短路故障;

在校验的结果为失败时,采用电磁暂态仿真模型,对剩余限流难度等级的极间短路故障进行仿真。

本发明实施例还提供了一种配电系统限流装置,包括:

数据获取模块,用于分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路;

排序模块,用于根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障;

仿真模块,用于采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果:

本申请提供的配电系统限流方法,对配电系统进行分区,并确认各个系统分区中极间短路故障对应的短路点;根据故障发生时对短路点放电的电路的峰值电流和峰值时间,确认各极间短路故障的限流难度等级;采用仿真的方法,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。本申请从整个配电系统角度去对限流装置参数值进行确认,提高了故障处理效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1为一个实施例中配电系统限流方法的第一示意性流程示意图;

图2为一个实施例中配电系统限流方法的第二示意性流程示意图;

图3为一个实施例中配电系统限流方法的第三示意性流程示意图;

图4为一个实施例中配电系统限流装置的示意性结构框图;

图5为一个具体实施例中配电系统故障分区示意图;

图6为一个具体实施例中配电系统短路故障下的故障等效回路示意图;

图7为一个具体实施例中配电系统换流器放电回路等效回路示意图;

图8为一个具体实施例中配电系统直流变压器放电回路等效回路示意图;

图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

在一个实施例中,如图1所示,提供了一种配电系统限流方法,包括以下步骤:

步骤s110,分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路。

具体地,对多端柔性直流配电系统进行故障分析,得到多端柔性直流配电系统中的极间短路故障。根据极间短路故障,得到极间短路故障对应的短路点,从而确认对短路点放电的放电回路。对放电回路进行处理,得到放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间。

步骤s120,根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障。

其中,步骤s120中的限流难度等级是由在断路器开断时间内、放电回路的最大电流和断路器限流标准值的差值体现。

具体地,根据得到的各峰值电流和各峰值时间,可以对极间短路故障进行限流难度的分级。将限流难度等级进行排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障。

步骤s130,采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

其中,步骤s130中的电磁暂态仿真模型可以通过pscad/emtdc等仿真软件进行构建。限流装置参数为可以限制电流的任一装置参数,包括限流电抗、限流电阻。

采用已经构建好的电磁暂态仿真模型,分别对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

上述配电系统限流方法,对配电系统进行分区,并确认各个系统分区中极间短路故障对应的短路点;根据故障发生时对短路点放电的电路的峰值电流和峰值时间,确认各极间短路故障的限流难度等级;采用仿真的方法,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。该方法从整个配电系统角度去对限流装置参数值进行确认,提高了故障处理效率。

在一个实施例中,如图2所示,提供了一种配电系统限流方法,包括以下步骤:

步骤s210,分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路。

步骤s220,根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障。

步骤s230,采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

其中,分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障的步骤之前,还包括:

步骤s200,根据多端柔性直流配电系统的直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,得到各系统分区,并分析确认各系统分区中的极间短路故障;

具体的,保护策略主要指换流器的闭锁和直流断路器的动作。故障发生后,首先是故障所在区域的换流器闭锁,然后是直流断路器的动作。

配电系统是一个复杂系统,它有着多电压等级、多设备类型和多负载单元。基于多端柔性直流配电系统的直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,得到各系统分区,并分析确认各系统分区中的极间短路故障。

进一步的,获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间的步骤,可以包括:

对放电回路进行等效处理,得到等效电路;并处理等效电路,得到峰值电流以及峰值时间。

具体而言,获取一个放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间的方法包括:对放电回路做等效变换,得到等效电路,从等效电路的角度获得峰值电流以及峰值时间。采用本申请的方案可以从理论获取放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间,方便计算机设备进行运算。在一个具体示例中,放电回路包括换流站放电回路和直流变压器放电回路。

更进一步的,本申请中处理等效电路,得到峰值电流以及峰值时间的步骤,可以包括:

分别对换流站放电回路和直流变压器放电回路进行等效处理,得到换流站等效放电回路与直流变压器等效放电回路。

具体的,分别对换流站放电回路和直流变压器放电回路进行等效变换,用一个较为简单的电路代替原电路,得到换流站等效放电回路与直流变压器等效放电回路。

采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流。

具体的,换流站等效放电回路与直流变压器等效放电回路为二阶放电电路,根据二阶电路初始条件,可以得到换流站等效放电回路的电流、直流变压器等效放电回路的电流。

基于换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流,得到换流站放电回路的电流曲线图、直流电压器放电回路的电流曲线图。

具体的,根据换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流可以得到换流站放电回路的电流曲线图、直流电压器放电回路的电流曲线图。

根据换流站放电回路的电流曲线图,得到换流站放电回路的峰值电路、峰值时间;根据直流电压器放电回路的电流曲线图,得到直流电压器放电回路的峰值电路、峰值时间。

具体的,得到放电回路的峰值电路、峰值时间的方法可以包括:在电流曲线图读出、从公式中推导出。在一个具体示例中,可以采用电流曲线图的方式,得到放电回路的峰值电路、峰值时间。在换流站放电回路的电流曲线图中,可以直接读出换流站放电回路的峰值电路、峰值时间;在直流电压器放电回路的电流曲线图中,可以直接读出换流站放电回路的峰值电路、峰值时间。

需要说明的是,采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流的步骤中,基于以下公式,得到换流站放电回路的峰值电流:

其中,i1为换流站放电回路的电流;ω为换流站等效放电回路的振荡角频率;δ为换流站等效放电回路的时间常数;udc为直流极间电压;i0为直流母线电流;l为换流站等效放电回路的等效电感;ω0为换流站等效放电回路的谐振角频率。

基于以下公式,得到直流电压器放电回路的峰值电流:

其中,i2为换流站放电回路的电流;ω1为直流电压器等效放电回路的振荡角频率;δ1为直流电压器等效放电回路的时间常数;udc为直流极间电压;i0为直流母线电流;l1为直流电压器等效放电回路的等效电感;ω2为直流电压器等效放电回路的谐振角频率。

在一个具体的实施例中,根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障的步骤,可以包括:

将断路器的开断电流值、与在断路器的开断时间内的放电回路的最大电流值做减法,得到差值;断路器为距离极间短路故障最近、且使极间短路故障与多端柔性直流配电系统隔离的断路器;其中,若峰值时间小于或等于开断时间,最大电流值为峰值电流的值;若峰值时间大于开断时间,最大电流值为对放电回路在开断时间结束时的电流值。

具体的,根据系统保护策略,可以在多端柔性直流配电系统中获取极间短路故障对应的断路器。系统保护策略规定,对应的断路器为距离极间短路故障最近、可以把故障从多端柔性直流配电系统隔离出来的断路器。

当放电回路的峰值时间小于或者等于断路器的开断时间,放电回路在断路器开短时间内的最大电流值为该放电回路的电流峰值。当放电回路的峰值时间大于断路器的开断时间,放电回路在断路器开短时间内的最大电流值为在开断时间结束时的电流值。将断路器的开断电流值与放电回路在开断时间内的最大电流值做减法,得到差值。

依据各差值的大小顺序,得到各极间短路故障的限流难度等级排序。

具体的,将得到的差值进行排序。在一个具体示例中,采用大小顺序进行排序,差值的大小对应着极间短路故障的限流难度等级的高低,差值越大,极间短路故障的限流难度等级的越高。

进一步的,采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真的步骤,包括:

建立电磁暂态仿真模型。

具体的,电磁暂态仿真模型可以由仿真软件构建,包括pscad、emtdc。在一个具体示例中,采用pscad软件建立电磁暂态仿真模型。

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第一限流标准电流值。

具体的,限流参数值可以包括限流电抗值。在仿真模型中,对限流难度等级最高的极间短路故障进行仿真,并逐次提高极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值全部小于第一限流标准电流值。

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第二限流标准电流值。

具体的,在仿真模型中,对限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,并逐次提高极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值全部小于第二限流标准电流值。

需要说明的是,第一限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商;

第二限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商。

具体的,限流标准电流值为断路器开断电流值与极间短路故障对应的放电回路的个数的商。第一限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商;第二限流标准电流值为开断电流值与限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路的个数的商。

在上述配电系统限流方法中,根据多端柔性直流配电系统的直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,并分析确认各系统分区中的极间短路故障,能够体系化的确认系统分区中的极间短路故障。采用等效处理的方式获取得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流,可以从理论上获得所需数据,方便计算机设备进行运算。采用电流曲线图的方式分别得到换流站放电回路的峰值电路和峰值时间、直流电压器放电回路的峰值电路和峰值时间,可以使得数据的运算更加简单化。

在一个实施例中,如图3所示,提供了一种配电系统限流方法,包括以下步骤:

步骤s310,分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路。

步骤s320,根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障。

步骤s330,采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

其中,在采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到放电回路出口的限流装置参数值的步骤之后,还包括:

步骤s340,采用限流装置参数值,在剩余限流难度等级的极间短路故障中进行校验;剩余限流难度等级的极间短路故障为多端柔性直流配电系统中,除限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障以外的极间短路故障。

具体的,在得到放电回路出口的限流装置参数值之后,还需要对限流装置参数值进行校验。在一个具体示例中,在电磁暂态仿真模型中仿真剩余限流难度等级的极间短路故障,采用得到的限流装置参数,验证各放电回路在开断时间内的最大电流值是否小于限流标准值。剩余限流难度等级的极间短路故障为多端柔性直流配电系统中,除限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障以外的极间短路故障。

在校验的结果为失败时,采用电磁暂态仿真模型,对该剩余限流难度等级的极间短路故障进行仿真。

具体的,在校验失败的情况下,重复步骤s330,对校验失败的极间短路故障进行仿真,提高对应的放电回路出口限流参数值直至各放电回路的最大电流值全部小于限流标准电流值。

上述配电系统限流方法,根据系统保护策略,获取极间短路故障对应的断路器,并根据断路器的开断电流和故障对应的放电回路的数量,提出了限流标准电流值。通过限流标准值和各放电回路在断路器开断时间内的最大电流值的对比,将各极间短路故障的限流难度等级可以理论的确定下来。采用磁暂态仿真模型得到放电回路出口的限流装置参数值之后,在剩余限流难度等级的极间短路故障对得到的限流装置参数值进行验证,进一步提高了限流装置参数值的可靠性。

在一个实施例中,如图4所示,提供一种配电系统限流装置,包括:

数据获取模块410,用于分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路。

排序模块420,用于根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障。

仿真模块430,用于采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

在一个具体实施例中,配电系统限流装置还包括故障分析模块,用于根据多端柔性直流配电系统的直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,得到各系统分区,并分析确认各系统分区中的极间短路故障。

在一个具体示例中,数据获取模块还用于,对放电回路进行等效处理,得到等效电路;并处理等效电路,得到峰值电流以及峰值时间。放电回路包括换流站放电回路和直流变压器放电回路。

具体的,数据获取模块还用于:

分别对换流站放电回路和直流变压器放电回路进行等效处理,得到换流站等效放电回路与直流变压器等效放电回路;

采用二阶电路初始条件处理换流站等效放电回路、直流变压器等效放电回路,分别得到换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流;

基于换流站放电回路的电流、直流电压器放电回路的电流,得到换流站放电回路的电流曲线图、直流电压器放电回路的电流曲线图;

根据换流站放电回路的电流曲线图,得到换流站放电回路的峰值电路、峰值时间;根据直流电压器放电回路的电流曲线图,得到直流电压器放电回路的峰值电路、峰值时间。

在一个具体实施例中,排序模块还用于:

将断路器的开断电流值、与在断路器的开断时间内的放电回路的最大电流值做减法,得到差值;断路器为距离极间短路故障最近、且使极间短路故障与多端柔性直流配电系统隔离的断路器;其中,若峰值时间小于或等于开断时间,最大电流值为峰值电流的值;若峰值时间大于开断时间,最大电流值为对放电回路在开断时间结束时的电流值;

依据各差值的大小顺序,得到各极间短路故障的限流难度等级排序。

在一个具体实施例中,仿真模块还用于:

建立电磁暂态仿真模型;

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级最高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第一限流标准电流值;

基于电磁暂态仿真模型,逐次提高限流难度等级次高的极间短路故障对应的放电回路出口处的限流电抗值,直至各放电回路的最大电流值均小于第二限流标准电流值。

其中,仿真模块还用于计算限流标准电流值。限流标准电流值为开断电流值与极间短路故障对应的放电回路的个数的商。

其中,还包括校验模块,用于在剩余限流难度等级的极间短路故障中、对限流装置参数值进行校验;剩余限流难度等级的极间短路故障为多端柔性直流配电系统中,除限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障以外的极间短路故障;

在校验的结果为失败时,采用电磁暂态仿真模型,对剩余限流难度等级的极间短路故障进行仿真。

关于配电系统的限流装置的具体限定可以参见上文中对于配电系统限流方法的限定,在此不再赘述。上述配电系统的限流装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

为了进一步说明本申请方案,下面结合一个具体的例子对上述各实施例进行说明。

本申请采用的三端柔性直流配电系统,具体参数如表1所示。

表1柔性直流配电系统换流站参数

根据多端柔性直流配电系统直流断路器配置、保护策略和关键位置,对多端柔性直流配电系统进行故障分区,分析各个区域内可能发生的典型极间短路故障,总结各个极间短路故障对应的动作直流断路器。

图5为配电系统故障分区示意图,如图5所示,各区域内极间短路故障由系统保护策略可知,为了隔离故障,f1、f2故障下动作直流断路器为dcb1;f3、f4故障下动作直流断路器为dcb3;f5、f7故障下动作直流断路器为dcb2、dcb4和dcb5;f6故障下动作直流断路器为dcb5;f8故障下动作直流断路器为dcb4。

选取典型极间短路故障f2,分析故障等效回路如图6所示,可知极间短路故障发生后,换流站2子模块电容、换流站3子模块电容和直流变压器高压侧稳压电容均向短路点放电。

将各个换流站和直流变压器对短路点放电回路视为独立回路,该放电过程可以等效为二阶放电电路。换流器放电回路如图7所示,已知桥臂电感l0,子模块电容值c0,则故障回路等效电感l为2/3l0与线路等效电感lx之和,等效电容c为等效电阻r为电力电子器件通态和开关损耗等值电阻rf、短路接触电阻rs、直流断路器导通电阻rd以及直流线路等效电阻rx之和。直流变压器放电回路如图8所示,等效电容c2为直流变压器高压侧稳压电容,等效电阻l1为杂散电感,等效电阻r1为短路接触电阻rs、直流电缆线路等效电阻rl、直流断路器导通电阻rd之和。由二阶电路初始条件可得放电回路电流计算公式:

需要说明的是,前文中的换流站放电回路的电流公式、直流电压器放电回路的电流公式与本公式并不矛盾,公式中字母所表达的含义是可适应性的保持一致的。在本公式中,ω为放电回路的振荡角频率;δ为放电回路的时间常数,udc为直流极间电压,i0为直流母线电流,l为放电回路的等效电感,ω0为放电回路的谐振角频率,β为三角函数变换的初相。

可知:

其中,udc=20kv,i0=1.0ka。

由上式可得i2电流峰值为8.58ka,峰值时间为3.4ms;i3电流峰值为7.81ka,峰值时间为3.4ms;i4电流峰值为58.76ka,峰值时间为4.7ms。

根据直流断路器的开断能力和该故障下流过直流断路器的放电电流个数,对各个放电回路提出限流要求,并分析其限流难度:

已知本系统采用的直流断路器可以在3ms内开断10ka以内的短路电流,该故障情况下,直流断路器故障电流来自三个放电回路的放电电流叠加,因此假设每个放电回路电流峰值都应小于3.33ka,限流难度由各个放电回路在直流断路器接到保护发出的故障信号并动作后的3ms内的电流峰值与限流标准之间的差值体现。

本系统中,已知保护识别故障并发出信号需要2ms的时间,因此,限流方案应满足流过直流断路器的电流在故障发生后的5ms内均小于其最大开断电流。即在f2故障下,限流电抗应保证故障发生5ms内每个放电回路的电流峰值都应小于3.33ka。

同理确定其他典型极间短路故障的各放电电流的峰值电流和峰值时间。

将各类典型故障下直流断路器故障电流及各放电回路的限流难度进行对比分析,首先选取限流难度最大的f3故障来仿真计算换流站1和换流站2出口以及直流变压器高压侧出口的限流电抗参数;再由限流难度次之的f2故障来仿真计算换流站3出口的限流电抗器值,最后由其余几类故障校核限流电抗器参数能否满足要求。

在pscad中建立多端柔性直流配电系统电磁暂态仿真模型,根据s7提出的限流装置参数计算顺序,仿真计算并确定系统各个位置的限流装置参数。

即首先在f3故障下,同时仿真确定换流站1、换流站2和直流变压器高压侧出口的限流电抗参数,即逐次提高限流电抗器值,直至可以将该回路故障电流限制在3.33ka以下即可。仿真过程以换流站1为例,其出口限流电抗器的仿真计算过程如表2所示。

表2换流站1出口限流电抗配置及其放电电流i1

同理,得到其它系统分区出口的限流参数值。得到仿真结果确定的限流方案为:换流站1出口加装每极13mh限流电抗、换流站2出口加装每极13mh限流电抗,换流站3出口加装每极9mh电抗,直流变压器高压侧出口加装每极15mh限流电抗。

此外,本申请的技术方案还可以求得流过dcb1的电流值,流过dcb1的电流idcb1为换流站2子模块电容放电电流i2、换流站3子模块电容放电电流i3以及直流变压器高压侧稳压电容放电电流i4的叠加,忽略各个电容的相互影响,将得到的独立回路电流相互叠加,得到多端直流配电系统在该短路故障下流过直流断路器dcb1的故障电流idcb1峰值为73.85,峰值时间为4.4ms。根据流过直流断路器dcb1的故障电流值,可以辅助分析极间短路故障的限流难度。

在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种配电系统限流方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:

分别获取多端柔性直流配电系统中各极间短路故障,并获取各放电回路的峰值电流、以及峰值电流的峰值时间;放电回路为对极间短路故障中的短路点放电的回路;

根据各峰值电流和各峰值时间,分别对各极间短路故障进行限流难度等级排序,得到限流难度等级最高的极间短路故障和限流难度等级次高的极间短路故障;

采用电磁暂态仿真模型,对限流难度等级最高的极间短路故障、限流难度等级次高的极间短路故障进行仿真,得到多端柔性直流配电系统中各放电回路出口的限流装置参数值。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,ram以多种形式可得,诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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