[发明专利]一种并网升压变压器二次谐波制动元件动作辅助判据

说明书

本发明提出一种并网升压变压器二次谐波制动元件动作辅助判据，光伏电站经升压变压器并网，升压变高压侧内部发生对称故障时，光伏并网点暂态短路电流中含有二次谐波分量可能引起变压器二次谐波制动保护误闭锁，由于暂态短路电流中二次谐波分量主要是由短路暂态瞬间直流分量引入产生，且故障状态下光伏系统进行低电压穿越切换，在d轴电流中引入低频谐波分量，可以通过测量流过d轴电流中低频谐波分量识别变压器励磁涌流和光伏并网点故障，以保护升压变压器本体。

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，具体涉及一种防止光伏电源并网暂态过程中变压器二次谐波制动元件误动作辅助判别方法。

背景技术

近年来，随着可再生能源由补充能源向替代能源过渡，光伏并网发电因其不受能源资源，原材料和应用环境的限制得到广泛应用。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。

变压器差动保护因动作速度快和灵敏度高、各侧电气量同步测量方便被广泛应用，成为变压器的主保护。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。然而光伏并网发电系统暂态短路电流特性复杂，暂态短路电流含有二次谐波分量，并网电流中二次谐波含量可能超过变压器二次谐波制动整定范围，造成二次谐波制动元件误动作，若此时变压器高压侧内部发生故障，则二次谐波制动元件动作会影响变压器差动保护的动作速度，因此需要在光伏并网侧故障时，短时开放变压器二次谐波制动保护，保证变压器内部故障时差动保护的速动性。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种通过检测短路暂态过程中并网点电流中检测并网电流中低频谐波分量判别短路故障的方法，以区分变压器励磁涌流。在检测到并网点电流中二次谐波分量占基频分量比值超过变压器二次谐波整定系数时且短路电流中含有频率为ω_c的低频衰减分量时，短时开放二次谐波制动保护，以保证变压器本体安全稳定运行。具体技术方案如下。

一种并网升压变压器二次谐波制动元件动作辅助判据，其特征在于，包括具体步骤：

1)光伏并网逆变器采用基于电网电压定向的双环控制方式，电压外环控制直流母线电压稳定，内环采用dq旋转坐标系下的内环电流控制，正常运行情况下，光伏并网系统并网点电流中不会产生直流电流分量和二次谐波分量，在光伏电压经变压器并网在变压器内部故障时，由于逆变器接口惯性，在并网逆变器出口侧短路电流中含有直流电流分量，此直流分量引入逆变器控制环节引起并网电流中含有二次谐波分量；

2)光伏暂态短路过程中并网点电流中所含直流分量引入电压外环控制时在电流中引入二次谐波分量，同时由于故障导致电压跌落，光伏系统切换至低电压穿越控制模式，

低电压穿越控制切换如下:

在满足无功支撑并维持系统有功功率平衡基础上，同时为防止电流过大危及逆变器的安全运行，通常要求逆变器流过电流不超过1.2倍的额定电流I_N，即式中P_ref0为稳态状态下逆变器的额定输出功率。

3)低电压穿越控制切换导致内环d轴电流参考值产生阶跃性跌落，在并网点电流中产生以ω_c为频率的低频谐波分量。