[发明专利]一种含光伏电源的并网变压器二次谐波制动方法

说明书

本发明提出一种含光伏电源的并网变压器二次谐波制动方法，解决了光伏发电系统经升压变并网时，由于故障暂态短路电流中含有的二次谐波分量超过变压器二次谐波制动整定范围，导致变压器二次谐波误闭锁，影响变压器差动保护的速度，危及变压器安全的问题。具体步骤：当光伏并网系统高压侧故障时，通过傅里叶计算检测变压器差动电流二次谐波含量及d轴电流低频谐波含量，在检测到变压器差动电流中二次谐波含量超过变压器二次谐波整定范围，且d轴电流中含有谐波分量时，短时开放二次谐波制动保护，保证在光伏并网发电系统暂态过程中，变压器差动保护的速动性，防止暂态过程中变压器发生内部故障时动作速度过慢，危及变压器本体安全。

技术领域

本发明属于新能源电力系统和变压器本体保护技术领域，具体涉及一种含光伏电源的并网变压器二次谐波制动方法。

背景技术

光伏电站渗透率不断提高，提高含大规模光伏接入的复杂电网运行的安全性正受到越来越多的关注。准确掌握光伏发电并网系统短路电流特性是解决含大规模光伏并网电力系统继电保护问题的关键，而作为能量传输接口的电力电子逆变器在电网发生三相短路故障后，计及并网逆变器接口惯性时间常数，在短路瞬间电网电流中存在直流衰减分量和基频自由分量，其衰减速度快，仅为数十毫秒，而电力电子器件的响应速度为微秒级，该直流衰减分量引入控制环节，会引发并网点电流中含有二次谐波分量。变压器差动保护为正确区分变压器励磁涌流和故障电流，防止变压器因励磁涌流的影响造成保护误动作，在配置基频电流保护的同时配置谐波保护。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种含光伏电源的并网变压器二次谐波制动方法，其特征在于，包括以下步骤：

当光伏并网系统高压侧故障时，通过傅里叶计算检测变压器差动电流二次谐波含量及d轴电流低频谐波含量，在检测到变压器差动电流中二次谐波含量超过变压器二次谐波整定范围，且d轴电流中含有谐波分量时，短时开放二次谐波制动保护，保证在光伏并网发电系统暂态过程中，变压器差动保护的速动性，防止暂态过程中变压器发生内部故障时动作速度过慢，危及变压器本体安全。

所述方法在正常情况下，并不会发挥作用，不过当变压器内部发生短路故障时，并网点电流中含有二次谐波分量，可能会造成二次谐波制动元件动作闭锁差动保护，严重危机变压器及系统安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明提出的变压器切换策略的典型电网接线图。

图2为低电压穿越控制条件下内环电流传递函数。

图3为本发明所提变压器二次谐波制动保护辅助判据。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步详细说明。

当图1中故障点f处发生短路故障时，逆变器出口处提供短路故障电流中含有直流分量，此时，并网点电流可以表示为

根据有功功率计算公式，此时逆变器输出有功功率中含有基频波动分量，有功功率表达式为

由功率传输平衡公式，

在故障瞬间光伏电池板输出有功功率P_pv保持不变，则有功功率基频波动引起直流侧电压产生基频波动。

直流侧电压基频波动引入电压外环控制在交流侧电流中产生二次谐波分量。

与此同时，光伏并网系统发生对称短路故障，根据国家电网关于光伏系统接入的准则，要求大中型电站在电压跌落期间提供一定的无功功率支撑，在电网故障期间根据电压跌落程度对无功电流指令进行调整，为满足无功支撑要求，同时尽量维持系统有功功率平衡，低电压穿越控制的切换，d轴内环电流参考值由故障前的切换为故障后的相当于在电流内环控制d轴电流分量中引入一个阶跃信号，经过图2所示电流内环传递函数