1.一种抑制直流配电网故障电流的一次回路配置方法,其特征在于,适用于包含全桥MMC换流站、半桥MMC换流站和直流变压器的任意多端直流配电网,包括如下步骤:获取直流配电网拓扑、换流站参数和线路参数;基于配置原则对所述直流配电网拓扑进行一次回路设备配置,所述配置原则包括在所述全桥MMC换流站节点处配置第一限流电抗器,在所述半桥MMC换流站节点处配置第二限流电抗器和超导限流器,在直流变压器节点处配置第三限流电抗器和电容分离开关;还包括在所述半桥MMC换流站节点处配置直流断路器;根据各种设备和短路电流水平的关系确定成本函数,基于所述成本函数求取同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平,根据所述最优短路电流水平确定所述直流配电网的一次回路配置;其中,所述第一限流电抗器电感值下限根据如下公式确定:式中,τ 1 为MMC电容放电电流衰减时间常数,U dc 为故障前直流电压,C 0 为子模块电容值,n为桥臂子模块数量,L bridge 为桥臂电抗器电感值,L r 为限流电抗器电感值,ω为放电电流震荡角频率,I 0 为故障前瞬间MMC输出直流电流,I c_MMC 为全桥MMC换流站闭锁前短路故障电流,I max1 为闭锁前故障电流允许上限;所述超导限流器失超电阻值下限根据如下公式确定:式中,I 0_MMC 为半桥MMC换流站闭锁时刻桥臂电流,L bridge 为桥臂电感,R L 为放电回路电阻值,R SR 为超导限流器失超电阻,I MMC_bridge 为半桥MMC换流站桥臂续流电流,I max2 为直流断路器最大开断电流;所述第三限流电抗器电感值下限根据如下公式确定:式中,τ 2 为直流变压器电容放电电流衰减时间常熟,U dc 为故障前直流电压,ω d 为直流变压器电容放电电流震荡角频率,L s 为放电回路等效电感值,L r 为限流电抗器电感值,i c_DCT 为直流变压器电容放电电流,t 1 为换流器闭锁时刻,I max3 为阻断电流前故障电流允许上限。
2.根据权利要求1所述的抑制直流配电网故障电流的一次回路配置方法,其特征在于,根据各种设备和短路电流水平的关系确定成本函数,基于所述成本函数求取同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平,具体包括:分别建立限流设备和所述直流断路器与所述短路电流水平的成本函数,记为f(I k )和g(I k ),其中f(·)为所述限流设备成本,g(·)为所述直流断路器成本,I k 为短路电流水平,所述限流设备包括限流电抗器和超导限流器;求取I k0 ,使得f′(I k0 )+g′(I k0 )=0,其中f′(·)和g′(·)为设备成本对短路电流水平求导,所述I k0 为同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平。
3.一种抑制直流配电网故障电流的一次回路配置系统,其特征在于,适用于包含全桥MMC换流站、半桥MMC换流站和直流变压器的任意多端直流配电网,包括:参数获取单元,用于获取直流配电网拓扑、换流站参数和线路参数;设备配置单元,用于基于配置原则对所述直流配电网拓扑进行一次回路设备配置,所述配置原则包括在所述全桥MMC换流站节点处配置第一限流电抗器,在所述半桥MMC换流站节点处配置第二限流电抗器和超导限流器,在直流变压器节点处配置第三限流电抗器和电容分离开关;还包括在所述半桥MMC换流站节点处配置直流断路器;配置优化单元,用于根据各种设备和短路电流水平的关系确定成本函数,基于所述成本函数求取同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平,根据所述最优短路电流水平确定所述直流配电网的一次回路配置;其中,所述第一限流电抗器电感值下限根据如下公式确定:式中,τ 1 为MMC电容放电电流衰减时间常数,U dc 为故障前直流电压,C 0 为子模块电容值,n为桥臂子模块数量,L bridge 为桥臂电抗器电感值,L r 为限流电抗器电感值,ω为放电电流震荡角频率,I 0 为故障前瞬间MMC输出直流电流,I c_MMC 为全桥MMC换流站闭锁前短路故障电流,I max1 为闭锁前故障电流允许上限;所述超导限流器失超电阻值下限根据如下公式确定:式中,I 0_MMC 为半桥MMC换流站闭锁时刻桥臂电流,L bridge 为桥臂电感,R L 为放电回路电阻值,R SR 为超导限流器失超电阻,I MMC_bridge 为半桥MMC换流站桥臂续流电流,I max2 为直流断路器最大开断电流;所述第三限流电抗器电感值下限根据如下公式确定:式中,τ 2 为直流变压器电容放电电流衰减时间常熟,U dc 为故障前直流电压,ω d 为直流变压器电容放电电流震荡角频率,L s 为放电回路等效电感值,L r 为限流电抗器电感值,i c_DCT 为直流变压器电容放电电流,t 1 为换流器闭锁时刻,I max3 为阻断电流前故障电流允许上限。
4.根据权利要求3所述的抑制直流配电网故障电流的一次回路配置系统,其特征在于,所述配置优化单元根据各种设备和短路电流水平的关系确定成本函数,基于所述成本函数求取同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平,具体包括:分别建立限流设备和所述直流断路器与所述短路电流水平的成本函数,记为f(I k )和g(I k ),其中f(·)为所述限流设备成本,g(·)为所述直流断路器成本,I k 为短路电流水平,所述限流设备包括限流电抗器和超导限流器;求取I k0 ,使得f′(I k0 )+g′(I k0 )=0,其中f′(·)和g′(·)为设备成本对短路电流水平求导,所述I k0 为同时满足经济性与安全性要求的最优短路电流水平。