IGCT型高压直流输电系统稳态启动方法与流程

本发明涉及电力，具体而言，涉及一种igct型高压直流输电系统稳态启动方法。

背景技术：

1、可再生能源和负荷需求的逆分布决定了大规模、远距离超高压直流输电是可再生能源开发和利用的主要形式之一。常规直流输电工程通常采用基于晶闸管的电网换相换流器(英文简称：lcc),具有造价低、损耗小、可靠性高、技术成熟等优点,在大容量远距离输电、异步电网互联等场合发挥了重要作用。但由于晶闸管的半控特性,不具备主动关断能力,一旦电网发生故障，很容易导致单个甚至多条直流线路同时发生换相失败故障，从而导致输电中断，并在短时间内发生大规模的潮流转移。电力流的中断将导致电网中的过电压，并可能导致新能源设备的离网故障，严重限制了可再生能源的消耗能力。

2、近些年来，电力电子技术取得了突飞猛进的发展,电力电子器件也在不断更新换代。igct是在门极关断晶闸管基础上发展而来的新一代全控型器件,该器件采用了阳极透明发射极、缓冲层结构、集成门极驱动等新技术,具有通态损耗低、易于串并联、结温范围宽、牢靠的短路失效模式、关断特性稳定等一系列优点。

3、在lcc直流输电工程中,换流阀发生换相失败的根本原因是由于晶闸管为半控型器件,不具备自关断能力。当两个桥臂之间换相结束后,刚被强迫关断的晶闸管换流阀尚未完全恢复阻断能力,或者换相过程一直未能进行完毕,则在换流阀电压转变为正向时,原来预定关断的换流阀又重新导通,这种现象称为换相失败。

4、为解决换相失败问题,基于逆阻型igct换流阀的直流系统拓扑在整流侧可仍然采用常规llc的拓扑结构,逆变侧则由逆阻型igct换流阀取代晶闸管换流阀。利用igct器件的全控特性,可主动关断处于导通状态的换流阀，避免换相失败的发生。同时,利用igct器件关断时间短的优势,可以使换流阀处于小关断角运行，减小滤波器的容量。

5、针对含igct型换流阀高压直流输电系统的研究，一个关键环节是对其电磁暂态建模并仿真。目前，已有电磁暂态仿真软件多采用零状态初始化的方式，对于大规模交直流系统，需要人工调整潮流以实现稳定启动，若参数设置不合理，可能会导致系统振荡、不收敛，无法正常启动运行。针对大规模电网电磁暂态仿真模型稳态建立问题，目前已有不少解决方案，但主要针对包含常规直流的交直流混联系统，尚无针对含igct型换流阀高压直流输电系统的稳态启动方法。

6、综上，现有针对大规模电网电磁暂态仿真模型的稳态启动方法，主要针对包含常规lcc型直流的交直流混联系统。但由于晶闸管的半控特性,不具备主动关断能力，一旦电网发生故障，很容易导致单个甚至多条直流线路同时发生换相失败故障，影响电网安全稳定运行。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其能够实现了基于潮流结果的igct型高压直流输电系统电磁暂态仿真快速稳态初始化。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明提供一种igct型高压直流输电系统稳态启动方法，启动方法包括：

4、s1：对包含igct型高压直流输电系统的算例进行潮流计算，得到igct型高压直流输电系统的潮流计算结果；

5、s2：基于潮流计算结果，反算igct型高压直流输电系统的配置参数；

6、s3：基于所得到的配置参数初始化电磁暂态仿真模型的相关参数；

7、s4：利用电磁暂态仿真模型运行电磁暂态仿真，验证igct型高压直流输电系统的稳态启动效果。

8、在可选的实施方式中，s1包括：

9、采用cloudpss平台对包含igct型高压直流输电系统的算例进行潮流计算。

10、在可选的实施方式中，在s2中，在s2中，配置参数包括节点i有功功率pi、节点j有功功率pj、节点i无功功率qi、节点j无功功率qj。

11、在可选的实施方式中，在s2中，节点i有功功率pi的计算公式如下：

12、pi＝npvrec_dci_dc

13、节点j有功功率pj的计算公式如下：

14、pj＝npvinv_dci_dc

15、式中，np为系统两侧极数，vrec_dc为整流侧直流电压，i_dc为整流侧电流，vinv_dc为逆变侧直流电压。

16、在可选的实施方式中，在s2中，节点i无功功率qi的计算公式如下：

17、

18、节点j无功功率qj的计算公式如下：

19、

20、式中，trec为整流侧电压变比，tinv为逆变侧电压变比，vinv_ac为逆变侧交流电压，vrec_ac为整流侧交流电压。

21、在可选的实施方式中，在s2中，整流侧直流电压vrec_dc的计算公式如下：

22、

23、式中，α0为初始触发角，nb为每极桥数，xrec为直流输电系统整流侧变压器等效漏抗，i_dc为整流侧电流。

24、在可选的实施方式中，在s2中，逆变侧直流电压vinv_dc的计算公式如下：

25、

26、式中，γ0为初始熄弧角，xinv为直流输电系统逆变侧变压器等效漏抗。

27、在可选的实施方式中，在s2中，直流输电系统整流侧变压器等效漏抗xrec的计算公式如下：

28、

29、直流输电系统逆变侧变压器等效漏抗xinv的计算公式如下：

30、

31、式中，vrec_l为整流侧变压器二次侧电压，xrec_k为整流侧换流变漏抗，srec_t为整流侧换流变容量，vinv_l为逆变侧变压器二次侧电压，xinv_k为逆变侧换流变漏抗，sinv_t为逆变侧换流变容量。

32、在可选的实施方式中，在s2中，整流侧分接头档位trec_ap的计算公式如下：

33、

34、式中，vrec_h为整流侧变压器一次侧电压，nrec为整流侧变压器一次侧与二次侧的电压比值。

35、在可选的实施方式中，在s2中，逆变侧分接头档位tinv_ap的计算公式如下：

36、

37、式中，vinv_h为逆变侧变压器一次侧的电压，ninv为逆变侧变压器一次侧与二次侧的电压比值。

38、本发明实施例提供的igct型高压直流输电系统稳态启动方法的有益效果包括：

39、与晶闸管换流阀相比，igct换流阀由于采用全控型功率半导体器件，可解决换相失败难题。因此，本发明实施例针对含igct型换流阀的新型高压直流输电系统，设计了基于潮流结果的igct型高压直流输电系统电磁暂态仿真快速稳态初始化流程，为含igct型换流阀的高压直流输电系统的控制策略研究和规划提供更准确的手段，提升电网的安全性和经济性。

技术特征：

1.一种igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，所述启动方法包括：

2.根据权利要求1所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，s1包括：

3.根据权利要求1所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，所述配置参数包括节点i有功功率pi、节点j有功功率pj、节点i无功功率qi、节点j无功功率qj。

4.根据权利要求3所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，节点i有功功率pi的计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，节点i无功功率qi的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，整流侧直流电压vrec_dc的计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，逆变侧直流电压vinv_dc的计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，直流输电系统整流侧变压器等效漏抗xrec的计算公式如下：

9.根据权利要求8所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，整流侧分接头档位trec_ap的计算公式如下：

10.根据权利要求8所述的igct型高压直流输电系统稳态启动方法，其特征在于，在s2中，逆变侧分接头档位tinv_ap的计算公式如下：

技术总结
本发明的实施例提供了一种IGCT型高压直流输电系统稳态启动方法，涉及电力技术领域。启动方法包括：S1：对包含IGCT型高压直流输电系统的算例进行潮流计算，得到IGCT型高压直流输电系统的潮流计算结果；S2：基于潮流计算结果，反算IGCT型高压直流输电系统的配置参数；S3：基于所得到的配置参数初始化电磁暂态仿真模型的相关参数；S4：利用电磁暂态仿真模型运行电磁暂态仿真，验证IGCT型高压直流输电系统的稳态启动效果。该启动方法能够实现了基于潮流结果的IGCT型高压直流输电系统电磁暂态仿真快速稳态初始化。

技术研发人员：付红军,潘春鹏,李岩,宋炎侃,孙冉,于智同,崔召辉,熊浩清,姚德贵,周宁,陈涛,李琼林,李程昊,田春笋,张迪
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16