[发明专利]柔性直流输电限流电阻反时限保护方法

说明书

本发明涉及柔性直流输电系统启动过程中预防限流电阻过热烧毁的反时限保护方法。保护方法包括反时限保护投入判据、反时限保护模型、反时限保护动作判据。所述反时限保护投入判据为并联在限流电阻两端的并联断路器处于断开状态，连接交流电网的交流断路器处于闭合状态。所述反时限保护模型，可根据不同充电电流计算得到最大允许充电时间。所述反时限保护动作判据，可累积计算限流电阻自充电开始时刻的热效应，直至达到反时限保护动作条件。满足保护动作判据时，保护动作，断开交流断路器，结束充电；未满足动作判据时，保护不动作，待充电完成后，闭合并联断路器，充电过程完成。本发明旨在为预防限流电阻因热效应积累烧毁提供保护方法和理论依据。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，属于柔性直流输电保护技术，具体为柔性直流输电系统启动时，预防限流电阻因充电电流过大而过热烧毁的反时限保护方法。

背景技术

柔性直流输电系统通过投入限流电阻来限制启动过程中的过电流，并在子模块电容预充电完成后通过闭合并联断路器将限流电阻退出工作。目前柔性直流输电控保系统只通过预充电时间保护来退出限流电阻，缺乏针对限流电阻本体的保护措施，存在保护空白区。当变压器励磁涌流过大、磁饱和等工况发生时，通过限流电阻的电流过大，易使限流电阻因热效应积累而损坏。因此为保护限流电阻设备安全，需提出相应保护方法。

目前柔性直流输电系统限流电阻相关研究主要集中在阻值设计、充电时间计算和控制时序方面。例如文献《模块化多电平换流器型直流输电系统的启停控制》通过给定最大充电电流峰值，提出了限流电阻阻值参数设计方法；文献《基于箝位双子模块的MMC-HVDC起动控制策略》介绍了基于箝位双子模块的换流阀启动过程，推导了最大充电电流与限流电阻之间的关系；文献《多端柔性直流输电系统启动回路设备选型与启动策略》介绍了限流电阻的位置设置、阻值参数的设计原则；文献《基于MMC换流阀的柔性直流换流站启动回路刀闸操作分析与探讨》介绍了启动电阻、断路器、隔离开关等设备间的配置方案和控制策略。目前国内外柔直工程启动过程大部分投入了限流电阻，在启动过程中，首先合闸交流断路器，交流系统通过限流电阻对换流阀充电，同时根据充电电流衰减时间设置了限流电阻充电时间保护定值，该时间定值与交流断路器合闸命令同时启动，控保系统在充电时间定值到达后将限流电阻退出，然后进行解锁等后续操作。现有保护策略着眼于正常启动过程，而忽略了某些故障态下充电电流过大的工况，导致限流电阻存在保护空白区。

鉴于目前限流电阻存在保护空白的现状，本发明提出柔性直流输电限流电阻保护方法。该方法首先提出反时限保护投入判据；然后根据反时限保护模型累积计算限流电阻自充电开始时刻的热效应，直至达到反时限保护动作判据；满足保护动作判据时，保护动作，断开交流断路器，结束充电；未满足动作判据时，保护不动作，待充电完成后，闭合并联断路器，充电过程完成。通过本发明提供的反时限保护方法对柔性直流输电系统启动过程中限流电阻的设备安全具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供柔性直流输电系统启动过程中预防限流电阻过热烧毁的反时限保护方法，提出反时限保护投入判据、反时限保护模型、反时限保护动作判据以及具体动作逻辑。通过本发明填补柔性直流输电启动过程中的保护空白，为限流电阻设备安全提供具体保护方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种柔性直流输电限流电阻反时限保护方法，其包括以下步骤：步骤S1：根据反时限保护投入判据判断是否启动反时限保护；步骤S2：根据充电电流和限流电阻反时限保护模型计算是否满足反时限保护动作判据；步骤S3：满足反时限保护动作判据时，保护出口动作，断开交流断路器，结束充电过程；步骤S4：未满足反时限保护动作判据时，保护出口不动作，待充电完成后，断开并联断路器，将限流电阻退出，充电过程完成。

本发明所述的反时限保护投入判据：并联在限流电阻两端的并联断路器处于断开状态，连接交流电网的交流断路器处于闭合状态。

本发明所述的反时限保护模型：其模型表达式为：