研究背景
柔性直流电网中的高压直流断路器在分离过程中会产生较大的操作过电压，这是工程设计流站与线路绝缘配合的关键参数。计算过电压的常用方法是临时电磁模拟，直流断路器模型是模拟的基础。文献中最常用的直流断路器模型是详细模型或集成模型。这两种模型具有较高的模拟精度，但在建模时必须知道断路器的具体内部组件结构和各部件参数。在柔性直流电网工程过电压和绝缘配合设计阶段，断路器也可能处于开发阶段，因此在建模过程中无法获得准确的断路器内部参数，设计和研究人员难以准确建立上述两种模型。在这种情况下，应考虑建立断路器端口等效模型。但直流断路器端口等效模型的电路结构和参数确定方法不足，难以满足工程过电压和绝缘配合设计阶段的建模需求。为了解决这一问题，本文提出了一种新的端口等效模型，并详细阐述了模型的结构、动作策略和参数确定方法。
要点
针对主流混合式高压直流断路器，提出了柔性直流电网操作过电压仿真的断路器端口等效模型，如图1所示。S1、S2断路器关闭时，为时控制开关 开关也关闭了。断路器开始分断时，S1动作时刻为T1，T1约等于电网故障判断时间与断路器内部机械开关动作时间之和。S2则在S1分断后检测Ct支路电流it0时分断。Ct用于等效转移支路子模块中的电容，Ct断路器可以是第二个 二次换流时间、断路器最大分断电流、断路器内避雷器残压计算。消耗支路避雷器等效于模型中的非线性电阻。
图1本文提出的端口等效模型
断路器的短路电流分断试验在实验室进行，试验断路器的模拟模型采用提出的方法建立，如图2所示。对比图中本文模型仿真结果和试验结果可知，本文提出的建模方法在仿真直流断路器操作过电压时具有较高的仿真精度，过电压峰值误差最大仅为3.1%。本研究中常用的详细模型模拟结果与试验结果基本一致。图2模拟结果与试验结果对比
最后，张北柔性直流电网验证了该模型在柔性直流电网模拟中的适用性。在多次模拟中，模型模拟的过电压峰值与详细模型模拟的最大差异仅为3.3%。图3不同模型对康保站母线电压的仿真结果对比
主要结论
1)三种主流混合直流断路器-二极管全桥型、整流型和IGBT本文提出了一种建模方便的端口等效模型。该模型恢复了整个断路器的端口特性，只有两个时间控制开关、一个电容器和一个非线性电阻。 2)本模型的一个突出优点是，在建模过程中不需要断路器的内部结构参数，直接降低了过电压和绝缘设计中获取参数的难度。 3)实验室5000 kV张北工程的短路电流分断试验和直流断路器的模拟。试验和模拟结果都证明了建模方法的有效性。在所有试验和电网模拟中，模型模拟过电压的最大误差仅为3.3%。因此，本文模块可以更准确地模拟直流断路器的操作过电压。引文信息：
陈 宁，齐 磊，崔 等等. 混合高压直流断路器端口等效模型适用于柔性直流电网操作过电压分析[J]. 2020年46(6)高压技术
介绍作者和团队 教授、博士生导师齐磊。现任华北电力大学电气与电子工程学院副院长，中国电气工程学会电气理论与新技术专业委员会委员、秘书长。主要从事先进的输电技术和设备、电力系统电磁兼容性、电磁场理论及其应用。主持国家智能电网技术设备重点项目1项、国家自然科学基金项目3项、国家973、863子项目3项，国家电网公司、南方电网公司科技项目20余项。100多篇学术论文被公开发表，SCI/EI90多篇学术论文，20多项授权国家发明专利。获国家科技进步奖1项，省部级一等奖2项，二等奖2项，国家电网高压直流输电示范项目重要贡献奖，中国优秀电力青年工程师奖。 2019年，陈宁在华北电力大学获得博士学位。他的研究方向是柔性直流系统过电压模拟和分析。现在他在国家电网能源研究所有限公司工作。新能源电力系统国家重点实验室先进输电团队介绍：团队密切围绕大功率电力电子设备及其集成设备的独立开发开展应用基础研究。近五年来，团队承担了智能电网联合基金重点项目1项，国家重点研发项目3项。通过与国内科研单位的深入合作，克服了压接型IGBT多芯片并联均流、多物理场均衡调节、绝缘优化设计等问题应用于3.3 kV/1 500 A及3.3 kV/3 000 A压接型IGBT器件的自主研制；在先进输电装备方面，攻克了特高压直流换流阀百余支晶闸管与组件规模化串联的瞬态电压均衡，下电、磁、热等物理场调节的柔性直流换流阀紧凑设计，以及直流断路器低感设计、电磁骚扰抑制、串联均压等问题，应用于±800 kV/±1 100 kV直流换流阀，±320 kV/±500 kV/±800 kV柔性直流换流阀，±200 kV/±500 kV自主研发直流断路器。作为第一等奖1项，国家科技进步特等奖1项，国家科技发明二等奖1项，省部级奖5项。作为第一等奖1项，国家科技进步特等奖1项，国家科技发明二等奖1项，省部级奖5项。传播知识 · 分享成果 · 交流经验
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