一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法及系统与流程

本发明涉及输电，具体涉及一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法及系统。

背景技术：

1、传统换流器多采用半控型器件晶闸管作为核心部件构成六脉动桥换流拓扑，每个桥臂由多级晶闸管及其缓冲部件串联组成，由于晶闸管不具备自关断能力，在交流系统故障等情况下容易发生换相失败，导致直流电流激增和直流传输功率迅速大量损失，影响电网的稳定安全运行。为保持传统电网换相换流器低损耗、高可靠性和经济性等优点，又避免换相失败故障风险，现有技术提出具有可控关断能力的电网换相换流器拓扑结构，通过主支路与辅助支路的周期性交替运行，能够有效抵御换相失败。该辅助支路包含了半控型器件晶闸管，在其阳极同样需串入饱和电抗器，限制晶闸管开通电流的快速上升，并在晶闸管关断时在电路中起到分压的作用。

2、但是辅助支路饱和电抗器的运行工况与传统换流器用饱和电抗器的运行工况不同；且受限于阀整体结构尺寸，辅助支路饱和电抗器的结构应尽可能紧凑。传统的饱和电抗器额定电流大，导线通流截面积也大，因此采用了少绕组多铁心的壳式饱和电抗器结构，若干对铁心依次跨接在线圈骨架上，电抗器的匝数波动较小、结构形式较为固定。辅助支路饱和电抗器通流能力小，可以采用小截面的导线，进而可选用多绕组少铁心的设计以减小电抗器的体积，因此，传统换流器用饱和电抗器不再适用于辅助支路，需对辅助支路饱和电抗器重新开展设计。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的传统换流器用饱和电抗器不再适用于辅助支路的缺陷，从而提供一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，包括：获取饱和电抗器的特性参数，基于饱和电抗器的特性参数，建立饱和电抗器的初始仿真模型；在初始仿真模型的基础上，利用饱和电抗器的多种使用工况，仿真确定饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求；获取饱和电抗器的体积边界值及发热边界值；基于饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求、体积边界值及发热边界值，确定饱和电抗器的电气参数值及整体结构参数值。

4、在一实施例中，基于饱和电抗器的特性参数，建立饱和电抗器的初始仿真模型的过程，包括：在铁芯的磁化曲线的基础上，根据饱和电抗器的特性参数，构建饱和电抗器的磁链-电流曲线；基于饱和电抗器的磁链-电流曲线，建立可变电感模型；根据饱和电抗器的特性参数，建立可变电阻模型；将可变电感模型与可变电阻模型并联连接后，得到饱和电抗器的初始仿真模型，并对初始仿真模型的电气参数赋值。

5、在一实施例中，确定饱和电抗器的绝缘参数设计要求的过程，包括：将初始仿真模型带入至单阀暂态冲击模型，在换流阀晶闸管的电压及其dvdt水平均不超过器件耐受值的限制下，通过调节电抗器的伏秒数及不饱和电感值，确定饱和电抗器的伏秒数；将初始仿真模型带入至非周期触发工况模型，在换流阀晶闸管的开通瞬间的didt不超过器件耐受值的限制下，通过调节电抗器的伏秒数及不饱和电感值，确定饱和电抗器的不饱和电感值；将初始仿真模型带入至具有可控关断能力的换相换流器模型，结合换流阀长期运行和暂态冲击运行下的应力，通过调节电抗器的伏秒数及不饱和电感值，确定饱和电抗器本体的绝缘设计参数。

6、在一实施例中，获取饱和电抗器的体积边界值及发热边界值的过程，包括：获取饱和电抗器的体积边界值，体积边界值包括饱和电抗器总体的长、宽、高，以及电气接口、水路接口和结构接口；获取饱和电抗器的发热边界值，发热边界值包括换流器整体的水流量配比，阀厅热点温度，发热边界值作为饱和电抗器水路结构设计的输入。

7、在一实施例中，可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法还包括：基于饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求、体积边界值及发热边界值，构建饱和电抗器原理样机；利用原理样机对得到的各参数进行校准。

8、在一实施例中，利用原理样机对得到的各参数进行校准的过程，包括：针对原理样机，开展伏秒特性试验，并将试验数据带入电抗器的初始仿真模型，完成模型校准；针对校准后的初始仿真模型，利用饱和电抗器的多种使用工况，校核得到的饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求是否满足设计要求；针对原理样机，开展基于阀组件的暂态冲击试验及非周期触发试验，测量实际情况下晶闸管与饱和电抗器的应力，并且将实际情况下晶闸管与对饱和电抗器的应力与在进行电气、绝缘参数设计要求校核中的相应参数进行相互验证。

9、在一实施例中，利用原理样机对得到的各参数进行校准的过程，还包括：在对饱和电抗器的应力与在进行电气、绝缘参数设计要求校核中，以及对原理样机进行试验中，晶闸管的应力超过了器件本身的耐受水平，或者电抗器本体绝缘击穿时，则返回“获取饱和电抗器的特性参数，基于饱和电抗器的特性参数，建立饱和电抗器的初始仿真模型”的步骤，直到饱和电抗器的电气参数值及整体结构参数值符合设计要求。

10、第二方面，本发明实施例提供一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置系统，包括：建模模块，用于获取饱和电抗器的特性参数，基于饱和电抗器的特性参数，建立饱和电抗器的初始仿真模型；第一参数确定模块，用于在初始仿真模型的基础上，利用饱和电抗器的多种使用工况，仿真确定饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求；第二参数确定模块，用于获取饱和电抗器的体积边界值及发热边界值；配置模块，用于基于饱和电抗器的电气、绝缘参数设计要求、体积边界值及发热边界值，确定饱和电抗器的电气参数值及整体结构参数值。

11、第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法。

12、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法。

13、本发明技术方案，具有如下优点：

14、本发明提供的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法及系统，针对辅助支路饱和电抗器多匝数少铁心的特殊结构，通过建立与结构参数耦合的饱和电抗器电气仿真模型，在设计初期即可分析饱和电抗器在不同暂稳态工况下的电气特性，综合结构以及散热开展整体设计，完成辅助支路饱和电抗器的优化选型。通过研制简易的原理样机，可以较快验证饱和电抗器样机的电气、绝缘特性，考核设计方案的正确性，提高了方案调整的便捷性。

技术特征：

1.一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，所述基于所述饱和电抗器的特性参数，建立所述饱和电抗器的初始仿真模型的过程，包括：

3.根据权利要求1所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，所述确定所述饱和电抗器的绝缘参数设计要求的过程，包括：

4.根据权利要求1所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，所述获取所述饱和电抗器的体积边界值及发热边界值的过程，包括：

5.根据权利要求1所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，利用所述原理样机对得到的各参数进行校准的过程，包括：

7.根据权利要求6所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法，其特征在于，利用所述原理样机对得到的各参数进行校准的过程，还包括：

8.一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一所述的可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法。

技术总结
本发明公开了一种可控换相换流阀辅助支路饱和电抗器配置方法及系统，针对辅助支路饱和电抗器多匝数少铁心的特殊结构，通过建立与结构参数耦合的饱和电抗器电气仿真模型，在设计初期即可分析饱和电抗器在不同暂稳态工况下的电气特性，综合结构以及散热输入条件开展整体设计，完成辅助支路饱和电抗器的优化设计选型。通过研制简易的原理样机，可以较快验证饱和电抗器样机的电气、绝缘特性，考核设计方案的正确性，提高了方案调整的便捷性。

技术研发人员：高冲,王成昊,张娟娟,欧阳文敏,王蒲瑞,汤广福,庞辉,许韦华,陈哲
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13