技术领域
[0001] 本
发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种换流阀暂态电流上升率控制方法及装置。
背景技术
[0002] 柔性直流输电技术是采用基于全控型器件的
电压源换流器(Voltage Sourced Converter，简称VSC)的第三代直流输电技术，是解决
风力、
太阳能等
可再生能源发电并网运行等问题的有效途径。
[0003] 针对远距离、大容量柔性直流输电技术，如果线路发生故障将导致换流阀暂态电流快速上升，无法保证换流阀的
短路电流
水平，因此为了抑制线路发生故障时引起的换流阀暂态电流上升率，需在直流侧加装直流电抗器，但
现有技术中在直流侧加装直流电抗器后，无法换流阀的暂态电流上升率进行量化表示，导致无法选取合适电感值的直流电抗器对换流阀的暂态电流上升率进行准确控制。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种换流阀暂态电流上升率控制方法及装置，用于准确控制换流阀的暂态电流上升率。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种换流阀暂态电流上升率控制方法，用于柔性直流输电系统，柔性直流输电系统包括
变压器、换流阀和直流电抗器，换流阀暂态电流上升率控制方法包括：
[0007] 获取换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls；
[0008] 根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0009] 获取换流阀直流极线
位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选和直流电抗器的电感值Ld；
[0010] 根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；
[0011] 判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件；
[0012] 当交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，将备选直流电抗器设定为目标直流电抗器；
[0013] 根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率。
[0014] 与现有技术相比，本发明提供的换流阀暂态电流上升率控制方法具有如下有益效果：
[0015] 本发明提供的换流阀暂态电流上升率控制方法中，在综合考虑换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls的
基础上，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；并在综合考虑换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，备选直流电抗器的电感值Ld和换流阀桥臂电抗器电感值Ls的基础上，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；在得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc之后，本发明提供的换流阀暂态电流上升率控制方法，通过判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件，然后在交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，确认备选直流电抗器为目标直流电抗器，并根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率，使得换流阀的暂态电流上升率得到准确控制。
[0016] 本发明还提供一种换流阀暂态电流上升率控制装置，应用于上述换流阀暂态电流上升率控制方法，换流阀暂态电流上升率控制装置包括：获取模
块、处理模块、判断模块、确认模块和控
制模块，获取模块的输出端与处理模块的输入端相连，处理模块的输出端与判断模块的输入端相连，判断模块的输出端与确认模块的输入端相连，确认模块的输出端与
控制模块的输入端相连；
[0017] 获取模块用于获取换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls；
[0018] 处理模块用于根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0019] 获取模块还用于获取换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc、换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld；
[0020] 处理模块还用于根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；
[0021] 判断模块用于判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件；
[0022] 确认模块用于当交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，确认备选直流电抗器为目标直流电抗器；
[0023] 控制模块用于根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率。
[0024] 与现有技术相比，本发明提供的换流阀暂态电流上升率控制装置的有益效果与上述换流阀暂态电流上升率控制方法的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0026] 图1为本发明实施例一和实施例二应用的包括单阀组的柔性直流输电系统的示意图一；
[0027] 图2为本发明实施例一提供的换流阀暂态电流上升率控制方法的
流程图一；
[0028] 图3为本发明实施例一和实施例二应用的柔性直流输电系统中换流阀的拓扑结构示意图；
[0029] 图4为本发明实施例一提供的换流阀暂态电流上升率控制方法的流程图二；
[0030] 图5为本发明实施例一和实施例二应用的包括双阀组的柔性直流输电系统包括的示意图；
[0031] 图6为本发明实施例二提供的换流阀暂态电流上升率控制装置的示意图。
[0032] 附图标记：
[0033] 1-变压器， 2-换流阀；
[0034] 3-直流电抗器， 31-直流极线位置直流电抗器；
[0035] 32-中性
母线位置直流电抗器， 61-获取模块；
[0036] 62-处理模块， 63-判断模块；
[0037] 64确认模块， 65-控制模块。
具体实施方式
[0038] 为了进一步说明本发明实施例提供的换流阀暂态电流上升率控制方法及装置，下面结合
说明书附图进行详细描述。
[0039] 实施例一
[0040] 本发明实施例提供的换流阀暂态电流上升率控制方法，用于如图1所示的柔性直流输电系统，柔性直流输电系统包括变压器1、换流阀2和直流电抗器3，如图2所示，换流阀暂态电流上升率控制方法包括：
[0041] S1：获取换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls；
[0042] S2：根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0043] S3：获取换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld；
[0044] S4：根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；
[0045] S5：判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件；当交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，转入S6；
[0046] S6：将备选直流电抗器设定为目标直流电抗器；
[0047] S7：根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率。
[0048] 通过上述具体实施过程可知，本实施例提供的换流阀暂态电流上升率控制方法中，在综合考虑换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls的基础上，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；并在综合考虑换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，备选直流电抗器的电感值Ld和换流阀桥臂电抗器电感值Ls的基础上，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；在得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc之后，本实施例提供的换流阀暂态电流上升率控制方法，通过判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件，然后在交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，确认备选直流电抗器为目标直流电抗器，并根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率，使得换流阀的暂态电流上升率得到准确控制，为准确控制换流阀的暂态电流上升率提供了依据。
[0049] 需要说明的是，本实施例所应用的柔性直流输电系统为对称双极柔性直流输电系统。
[0050] 可以理解的是，上述S1-S2与S3-S4的执行顺序不分先后，也可以同时执行，本实施例对此不作限制；另外，如图1所示，上述直流电抗器3包括直流极线位置直流电抗器31和中性母线位置直流电抗器32，且直流极线位置直流电抗器和中性母线位置直流电抗器的电感值相同，这样可以使换流阀在直流侧的阻抗对称分布。
[0051] 可以理解的是，如图3所示的换流阀的拓扑结构示意图，上述换流阀包括功率模块单元和桥臂电抗器Ls，其中，功率模块单元可以为半桥结构、全桥结构或者其它拓扑结构形式。
[0052] 需要注意的是，如图4所示，上述S5，判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件，包括：
[0053] S51：根据交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc，建立换流阀功率器件关断电流值模型：I＝Imax+Δiac×tac+Δidc×tdc；
[0054] S52：判断换流阀功率器件关断电流值是否小于换流阀功率器件最大关断电流值I0；其中，Imax为换流阀稳态运行时的最大峰值电流，tac为控制保护装置延时，tdc为换流阀快速过电流保护动作时间，I为换流阀功率器件关断电流值。
[0055] 本实施例通过建立换流阀功率器件关断电流值模型，并判断换流阀功率器件关断电流值是否小于换流阀功率器件最大关断电流值I0，确保根据本实施例得到的换流阀的暂态电流上升率满足换流阀功率器件的最大关断电流值，保证了柔性直流输电系统的安全运行。
[0056] 上述S2根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac的方法为：
[0057] 当柔性直流输电系统中的换流阀为如图1所示的单阀组时，根据得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0058] 当柔性直流输电系统中的换流阀为如图5所示的双阀组时，根据得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0059] 上述S4根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，直流电抗器的电感值Ld和换流阀桥臂电抗器的电感值Ls，得到直流极线故障情况下换流阀电流的暂态电流上升率Δidc的方法为：
[0060] 当柔性直流输电系统中的换流阀为如图1所示的单阀组时，根据得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；
[0061] 当柔性直流输电系统中的换流阀为如图5所示的双阀组时，根据得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc。
[0062] 本实施例通过分别计算交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc，然后综合考虑交、直流故障时换流阀暂态电流上升率，使换流阀的暂态电流上升率得到准确控制。
[0063] 实施例二
[0064] 请参阅图6，本实施例提供一种换流阀暂态电流上升率控制装置，应用于上述实施例一提供的换流阀暂态电流上升率控制方法，换流阀暂态电流上升率控制装置包括：获取模块61、处理模块62、判断模块63、确认模块64和控制模块65，获取模块61的输出端与处理模块62的输入端相连，处理模块62的输出端与判断模块63的输入端相连，判断模块63的输出端与确认模块64的输入端相连，确认模块64的输出端与控制模块65的输入端相连；
[0065] 获取模块61用于获取换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls；
[0066] 处理模块62用于根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；
[0067] 获取模块61还用于获取换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc、换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld；
[0068] 处理模块62还用于根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；
[0069] 判断模块63用于判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件；
[0070] 确认模块64用于当交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，确认备选直流电抗器为目标直流电抗器；
[0071] 控制模块65用于根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率。
[0072] 具体实施时，利用获取模块61获取换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls；利用处理模块62根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt和换流阀桥臂电抗器电感值Ls，得到交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac；利用获取模块61获取换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc、换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld；利用处理模块62根据换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和备选直流电抗器的电感值Ld，得到直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc；利用判断模块63判断交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc是否满足预设条件；当交流系统故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δiac和直流极线故障时换流阀电流的暂态电流上升率Δidc满足预设条件时，利用确认模块64确认备选直流电抗器为目标直流电抗器；然后利用控制模块65根据换流阀输出的最大运行交流相电压幅值Uac，交流侧变压器的短路阻抗值Lt、换流阀桥臂电抗器电感值Ls、换流阀直流极线位置的最大运行直流电压Udc，换流阀桥臂电抗器电感值Ls和目标直流电抗器的电感值，控制换流阀电流的暂态电流上升率。
[0073] 本实施例提供的换流阀暂态电流上升率控制装置的有益效果，与上述实施例一提供的换流阀暂态电流上升率控制方法的的有益效果相同，在此不再赘述。
[0074] 上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0075] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述
权利要求的保护范围为准。
