全文摘要
一种电力电子变压器出口短路故障稳态电流获取方法。从DC\/DC变换器整体性出发构建内部存在损耗的直流变压器模型，通过计算电压变比Ku与电流变比Ki得出电压电流变比结果后将低压直流处故障电阻折算到上一级直流线路末端，从而最终问题转变为上一级直流线路故障问题，利用交流电源出口处直流线路故障分析方法获得出口短路故障稳态电流。本发明根据换流器闭锁失败情况下的极间短路故障稳态特性，从整体性出发计算电力电子变压器的电压电流变比，进而得到故障稳态电流。
主设计要求
1.一种电力电子变压器出口短路故障稳态电流获取方法，其特征在于，从DC\/DC变换器整体性出发构建内部存在损耗的直流变压器模型，通过计算电压变比Ku与电流变比Ki得出电压电流变比结果后将低压直流处故障电阻折算到上一级直流线路末端，从而最终问题转变为上一级直流线路故障问题，利用交流电源出口处直流线路故障分析方法获得出口短路故障稳态电流；所述的直流变压器模型包括：三电平逆变器和不控整流器，其中：DC\/DC变换器输入侧设有串联二极管以防止上一级直流线路发生故障时产生故障电流倒送，不控整流器的出口分别设有用于平稳整流器输出电流的串联电感、用于平稳低压直流线路输出电压的并联电容以及故障电感与故障电阻。
设计方案
1.一种电力电子变压器出口短路故障稳态电流获取方法，其特征在于，从DC\/DC变换器整体性出发构建内部存在损耗的直流变压器模型，通过计算电压变比Ku<\/sub>与电流变比Ki<\/sub>得出电压电流变比结果后将低压直流处故障电阻折算到上一级直流线路末端，从而最终问题转变为上一级直流线路故障问题，利用交流电源出口处直流线路故障分析方法获得出口短路故障稳态电流；
所述的直流变压器模型包括：三电平逆变器和不控整流器，其中：DC\/DC变换器输入侧设有串联二极管以防止上一级直流线路发生故障时产生故障电流倒送，不控整流器的出口分别设有用于平稳整流器输出电流的串联电感、用于平稳低压直流线路输出电压的并联电容以及故障电感与故障电阻；
所述的直流线路故障分析方法是指：根据电压变比Ku<\/sub>与电流变比Ki<\/sub>得到电力电子变压器出口短路故障整体结构模型，该模型将DC\/DC变换器等效为一个电压变比Ku<\/sub>与电流变比Ki<\/sub>的变压器，将电力电子变压器出口短路故障转化为交流电源出口处直流线路故障处理，得到了的上一级，即中压等效故障电阻为R′up<\/sub>＝Rup<\/sub>+R·Ku<\/sub>\/Ki<\/sub>，其中：Rup<\/sub>为上一级，即中压直流线路电阻值，利用交流电源出口处直流线路稳态故障电流的计算方法，得到上一级，即中压直流稳态故障电流Imvf<\/sub>，再利用电流变比得到低压直流稳态故障电流Ilvf<\/sub>，同时也能得到中压直流的稳态故障电压Umvf<\/sub>＝Ulvf<\/sub>·Ku<\/sub>和低压直流的稳态故障电压Ulvf<\/sub>＝Ilvf<\/sub>·R，R为故障电阻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的电流变比是指：
故障稳态时，电感电流无波动，电容电压无波动，此时中压直流稳态故障电流Imvf<\/sub>＝Iinv<\/sub>，It1<\/sub>·kt<\/sub>＝It2<\/sub>，Irec<\/sub>＝Ilvf<\/sub>，其中：It1<\/sub>为单向变压器中流经主线圈的电流，kt<\/sub>为单向变压器变比，单相变压器中流经副线圈的电流It2<\/sub>经过不控整流器后得到Irec<\/sub>的过程，即等效为一个取绝对值的过程：即无论It2<\/sub>是正或是负，Irec<\/sub>方向不变、大小和It2<\/sub>相同，相当于Irec<\/sub>＝|It2<\/sub>|，其中：|It2<\/sub>|是副线圈电流绝对值的平均值；
故障情况下，因为电压跌落，低压直流线路电压无法维持正常水平，三电平逆变器的脉冲控制信号均达到限值，换流器件的通断规律恒定，三电平逆变器中Iinv<\/sub>和It1<\/sub>之间的关系通过比例系数关联：Iinv<\/sub>＝kinv<\/sub>·|It1<\/sub>|，其中：kinv<\/sub>为比例系数；
综上计算得到电流变比设计说明书
技术领域
本发明涉及的是一种配、用电领域的技术，具体是一种电力电子变压器出口短路故障稳态电流获取方法。
背景技术
故障机理分析是继电保护的理论基础，是电网安全可靠运行的基石。现有的方法对于电力电子变压器故障分析的基本的思路是，先假定故障发生后换流器闭锁，切断电源侧提供的故障电流。在这个假定的前提下考虑电力电子变压器出口极间短路故障。故障暂态过程分为电容放电和电感续流两个阶段。故障稳态过程并没有分析，认为在换流器闭锁情况下，电源侧不向电力电子变压器出口直流侧故障点提供故障电流。电力电子变压器出口故障经历电容放电和电感续流后故障电流衰减至0，即利用换流器控制特性实现故障清除。实际工程中，故障发生后闭锁信号产生电路可能出现问题，无法发出闭锁信号。此时，故障暂态过程中换流器件以及直流线路将会承受较大的过流水平，并且故障达到稳态后，由于电源侧供流作用，换流器件以及直流线路中仍然存在较大的故障电流。因此，设备以及线路选型需要考虑换流器闭锁失败情况下的故障特性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种电力电子变压器出口短路故障稳态电流获取方法。根据换流器闭锁失败情况下的极间短路故障稳态特性，从整体性出发计算电力电子变压器的电压电流变比，进而得到故障稳态电流。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明从DC\/DC变换器整体性出发构建内部存在损耗的直流变压器模型，通过计算电压变比Ku<\/sub>与电流变比Ki<\/sub>得出电压电流变比结果后将低压直流处故障电阻折算到上一级直流线路末端，从而最终问题转变为上一级直流线路故障问题，利用交流电源出口处直流线路故障分析方法获得出口短路故障稳态电流。
附图说明
图1为实施例DC\/DC变换器出口短路故障示意图；
图2为实施例DC\/DC变换器出口短路故障电流示意图；
图3为实施例电力电子变压器出口短路故障整体结构图；
图4为实施例PSCAD中搭建的直流配电系统总体结构图。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的DC\/DC变换器出口短路故障模型，包括：三电平逆变器和不控整流器，其中：DC\/DC变换器输入侧设有串联二极管以防止上一级直流线路发生故障时产生故障电流倒送，不控整流器的出口分别设有用于平稳整流器输出电流的串联电感Ld<\/sub>、用于平稳低压直流线路输出电压的并联电容C2<\/sub>以及故障电感L与故障电阻R。
本实施例从DC\/DC变换器整体性出发，将其视为一个内部存在损耗的直流变压器，通过计算电压变比Ku<\/sub>与电流变比Ki<\/sub>得出电压电流变比结果后将低压直流处故障电阻折算到上一级直流线路末端，从而最终问题转变为上一级直流线路故障问题，利用交流电源出口处直流线路故障分析方法求解得到出口短路故障稳态电流。
故障稳态时，电感电流无波动，电容电压无波动，由于DC\/DC变换器内部电流转换较为简单，考虑先分析电流变比Ki<\/sub>，此时故障电流如图2所示：Imvf<\/sub>＝Iinv<\/sub>，It1<\/sub>·kt<\/sub>＝It2<\/sub>，Irec<\/sub>＝Ilvf<\/sub>，其中：单相变压器中流经副线圈的电流It2<\/sub>经过不控整流器后得到Irec<\/sub>的过程，即等效为一个取绝对值的过程：即无论It2<\/sub>是正或是负，Irec<\/sub>方向不变、大小和It2<\/sub>相同，相当于Irec<\/sub>＝|It2<\/sub>|，其中：|It2<\/sub>|是副线圈电流绝对值的平均值。
故障情况下，因为电压跌落，低压直流线路电压无法维持正常水平，三电平逆变器的脉冲控制信号均达到限值，换流器件的通断规律恒定。三电平逆变器中Iinv<\/sub>和It1<\/sub>之间的关系通过比例系数关联：Iinv<\/sub>＝kinv<\/sub>·|It1<\/sub>|，其中：kinv<\/sub>为比例系数。
综上计算得到电流变比设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910031113.0
申请日:2019-01-14
公开号:CN109638783A
公开日:2019-04-16
国家:CN
国家/省市:31(上海)
授权编号:CN109638783B
授权时间:20191231
主分类号:H02H7/12
专利分类号:H02H7/12;H02H1/00
范畴分类:38C;
申请人:上海交通大学
第一申请人:上海交通大学
申请人地址:200240 上海市闵行区东川路800号
发明人:郑晓冬;肖正光;贺杨烊;王俊;曹亚倩;邰能灵
第一发明人:郑晓冬
当前权利人:上海交通大学
代理人:王毓理;王锡麟
代理机构:31201
代理机构编号:上海交达专利事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计