考虑直流电网关键设备的限流电抗优化配置方法

直流电网故障快速清除是保证电网持续可靠运行的关键。平波电抗器、故障限流器和混合式断路器等设备可使故障电流发展速度得以削弱，同时，他们对故障电流发展特性也有一定影响，需要进一步研究使平波电抗和故障限流器配置更合理。首先研究了多种限流设备的共同限流下，综合考虑故障限流器的能量吸收及断路器的动作时序，给出了直流电网故障电流计算方法。其次，将减小断路器开断电流和限流设备吸收能量作为优化目标，得到了直流电抗参数配置的优化方法。最后在PSCAD/EMTDC进行仿真验证，结果表明所提优化方法比之前优化方法降低故障开断电流15%。

由于电力需求的增加，直流系统互联成网以提供和获取电力。柔性直流电网可控性高，交流侧的有功功率和无功功率快速解耦[1] [2]，能够接纳多种可再生能源的接入[3]，是实现多电源供电、多落点受电、能源资源互补优化配置的有效途径，目前国内已建成张北可再生能源柔性直流电网示范工程[4] [5]。

但是，一旦发生直流故障，故障电流会从互联的各换流站流出，使整个直流电网受到影响。与交流电网相比，直流电网呈现故障电流来源更多、发展速度更快、电网中近端换流站对故障电流的贡献更大以及电网设备耐受过电流能力更弱等特点[6]。

针对直流电网的故障保护，现有方法主要包含以下三种： (1) 限制故障后能量源馈入能量[7]。

(2) 提高故障开断速度[8]。

(3) 抑制故障电流上升率[9] [10]。

考虑目前工程应用的DCCB 在短时间内开断大容量的故障电流技术上难以实现，因此上述方法(1)和(2)对基于半桥MMC 的直流电网来说实现难度较大，故更易于实现的方法是上述的故障限流手段(3)， 即增加限流设备如平波电抗器(Current Limited Reactor, CLR)、故障限流器(Fault Current Limiter, FCL)和混合式直流断路器(Hybrid DC Current Breaker, H-DCCB)，并对参数进行优化。

目前对于限流电抗参数优化的论文主要集中在传统高压直流输电的可靠运行及减小经济成本中，如文献[11] [12]对于超高压直流输电中的平波电抗进行了优化分析， 以防止低负荷时电压断续为约束对电网的平抗进行了优化， 文献[13]针对一端为海上MMC 平台的多端直流系统的电抗器进行了优化配置， 考虑了电抗器的质量对海上平台的建设成本的影响。

文献[14]针对多端直流电网限流电抗配置问题， 以限流电抗总感值最小为目标，以故障电流小于DCCB 开断电流、MMC 不闭锁作为约束进行了优化配置，但其计算过程采用了近似模型， 不够精确；文献[15]针对平抗的位置进行优化， 但是仅考虑了平波电抗器这一种限流设备。

文献[16] [17]针对多种限流设备的直流电网， 在平波电抗器的基础上分析了不同类型故障限流器动作特性，以开断的直流电流最小对平波电抗值进行了优化。但是文献[17]使用的故障限流器和DCCB 共用一条通流支路，不适用于已建成的断路器拓扑，且两者的动作时序固定，对其他种类的限流