基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法、系统及设备

本发明涉及暂态过电压抑制领域，特别是涉及一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法、系统及设备。

背景技术：

1、近年来，高压直流输电发生了多起因换相失败引起的送端暂态过电压，导致大规模风电机组连续脱网事故，对电力系统安全稳定地运行造成严重威胁。因此无常规电源支撑送端系统暂态过电压的抑制方法就显得尤为重要。

2、为了抑制直流送端暂态过电压，目前主流的方法有两个方面：第一是通过控制系统的参数优化来抑制过电压；第二是通过外加辅助设备来抑制过电压。对于直流控制参数优化而言，已有研究提出了一种根据暂态过电压的大小来对定电流控制环节参数进行优化，达到进一步抑制暂态过电压的目的，但其控制策略相对复杂，需要大量的数据通信，不利于暂时控制。外加辅助设备目前主要偏向于无功补偿装置对冗余无功进行耗散，目前学者针对statcom在抑制过电压过程中存在助增暂态过电压的可能，研究了其响应滞后特性，提出了一种基于阻尼投切的优化策略，但该方法仅在cigre-hvdc标准模型下进行验证，其适应性依然未知。虽然无功补偿装置能够对冗余无功进行柔性负补偿，但部分无功补偿装置存在对电压的“反调”问题，会进一步恶化过电压。

3、避雷器作为能量耗散装置，以快速响应和“0”控制需要的优势，有较好的应用前景。对于大容量高比例新能源集中接入和缺乏常规电源支撑场景，目前尚缺乏该场景下的暂态过电压耗能需求分析，同时现有避雷器参数及配置无法满足耗能需求，因此，无法抑制缺乏常规电源支撑送端系统暂态过电压。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法、系统及设备，以解决无法抑制缺乏常规电源支撑送端系统暂态过电压的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，包括：

4、基于缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图，计算稳态时的直流功率；

5、当逆变侧发生换相失败后，直流送端交流母线产生暂态过电压现象，根据所述稳态时的直流功率确定抑制送端过电压需求；所述抑制送端过电压需求包括能量耗散需求以及电压幅值抑制需求；

6、基于所述抑制送端过电压需求，计算低残压避雷器的相关参数；所述相关参数包括额定电压、触发电压、额定电流、最大吸收能量以及配置组数；

7、按照所述额定电压、所述触发电压、所述额定电流以及所述最大吸收能量配置所述低残压避雷器，并按照所述配置组数将配置好的低残压避雷器设于所述缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图中的直流送端交流母线位置，确定送端交流母线暂态过电压峰值；

8、判断所述送端交流母线暂态过电压峰值是否满足电网对送端交流母线暂态过电压要求；若是，输出所述相关参数，若否，重新整定所述相关参数。

9、可选的，所述稳态时的直流功率pdr为：pdr＝pl+plpv-ps；其中，pl为风电机群汇集母线的有功功率；plpv为光伏机组汇集母线的有功功率；ps为流入交流电网的有功功率。

10、可选的，所述能量耗散需求wneed为：其中，pneed为有功耗散需求；tstr为避雷器开始耗散能量的时间；tend为避雷器结束耗散能量的时间。

11、可选的，利用公式计算所述低残压避雷器的额定电流p；其中，u为额定电压，z为避雷器阻抗模值，为避雷器功率因数角。

12、可选的，利用公式计算所述低残压避雷器的额定电流；其中，parr为避雷器阻抗消耗的有功功率；u”acr为避雷器阻抗的对地电压；为避雷器功率因数角。

13、可选的，利用公式计算最大吸收能量emax；其中，parr(t)为避雷器耗散的有功功率，tstr为避雷器开始吸收能量的时间，tend为避雷器结束耗散能量的时间，un为避雷器的额定电压。

14、可选的，利用公式计算配置组数n。

15、一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制系统，包括：

16、直流功率计算模块，用于基于缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图，计算稳态时的直流功率；

17、抑制送端过电压需求确定模块，用于当逆变侧发生换相失败后，直流送端交流母线产生暂态过电压现象，根据所述稳态时的直流功率确定抑制送端过电压需求；所述抑制送端过电压需求包括能量耗散需求以及电压幅值抑制需求；

18、相关参数计算模块，用于基于所述抑制送端过电压需求，计算低残压避雷器的相关参数；所述相关参数包括额定电压、触发电压、额定电流、最大吸收能量以及配置组数；

19、送端交流母线暂态过电压峰值确定模块，用于按照所述额定电压、所述触发电压、所述额定电流以及所述最大吸收能量配置所述低残压避雷器，并按照所述配置组数将配置好的低残压避雷器设于所述缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图中的直流送端交流母线位置，确定送端交流母线暂态过电压峰值；

20、相关参数整定模块，用于判断所述送端交流母线暂态过电压峰值是否满足电网对送端交流母线暂态过电压要求；若是，输出所述相关参数，若否，重新整定所述相关参数。

21、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法。

22、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法。

23、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：基于缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图，根据稳态时的直流功率确定发生换相失败后的抑制送端过电压需求，从而设计低残压避雷器的相关参数，将按照相关参数配置好的低残压避雷器设于所述缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图中的直流送端交流母线位置，确定送端交流母线暂态过电压峰值，以使得送端交流母线暂态过电压峰值满足电网对送端交流母线暂态过电压要求，从而有效抑制缺乏常规电源支撑送端系统暂态过电压。

技术特征：

1.一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，所述稳态时的直流功率pdr为：pdr＝pl+plpv-ps；其中，pl为风电机群汇集母线的有功功率；plpv为光伏机组汇集母线的有功功率；ps为流入交流电网的有功功率。

3.根据权利要求1所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，所述能量耗散需求wneed为：其中，pneed为有功耗散需求；tstr为避雷器开始耗散能量的时间；tend为避雷器结束耗散能量的时间。

4.根据权利要求1所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，利用公式计算所述低残压避雷器的额定电流p；其中，u为额定电压，z为避雷器阻抗模值，为避雷器功率因数角。

5.根据权利要求1所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，利用公式计算所述低残压避雷器的额定电流in；其中，parr为避雷器阻抗消耗的有功功率；u'a'cr为避雷器阻抗的对地电压；为避雷器功率因数角。

6.根据权利要求1所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，利用公式计算最大吸收能量emax；其中，parr(t)为避雷器耗散的有功功率，tstr为避雷器开始吸收能量的时间，tend为避雷器结束耗散能量的时间，un为避雷器的额定电压。

7.根据权利要求6所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法，其特征在于，利用公式计算配置组数n。

8.一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1-7中任一项所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法。

技术总结
本发明提供了一种基于低残压避雷器的暂态过电压抑制方法、系统及设备，涉及暂态过电压抑制领域。该方法包括：计算稳态时的直流功率；当逆变侧发生换相失败后，直流送端交流母线产生暂态过电压现象，根据稳态时的直流功率确定抑制送端过电压需求，计算低残压避雷器的相关参数；配置低残压避雷器，并将配置好的低残压避雷器设于缺乏常规电源支撑的新能源送出电网拓扑图中的直流送端交流母线位置，确定送端交流母线暂态过电压峰值；判断送端交流母线暂态过电压峰值是否满足电网对送端交流母线暂态过电压要求；若是，输出相关参数，若否，重新整定相关参数。本发明能够抑制缺乏常规电源支撑送端系统暂态过电压。

技术研发人员：刘崇茹,左优,周国涛,苏晨博,董浩云
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15