[发明专利]一种柔性直流输电系统高频谐振后备保护方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统高频谐振后备保护方法，该方法为通过监测柔性直流的交流侧电压畸变率和相关设备(联接变压器和桥臂电抗器)的谐波耐受能力，配备了交流网侧电压谐波越限保护、联接变电流谐波越限保护、换流器桥臂电抗器过负荷保护，作为在谐波抑制控制策略失效情况下，保护主要运行设备的安全。

技术领域

本发明属于电力系统领域，适用于模块化多电平柔性直流输电控制保护系统。

背景技术

柔性直流输电(VSC-HVDC)技术是当前电网技术发展的热点。模块化多电平换流器(MMC)的阀臂由多个子模块(SM)组成，通过多个子模块输出电平的叠加输出正弦波信号，具有开关频率降低、损耗低、谐波小等优点，易于拓展至更高电压等级，是目前柔性直流输电研究应用的主要方向。

在已运行的柔性直流工程和仿真实验中，柔性直流输电系统在以下运行工况时，会发生系统谐振。当交流侧发生故障时，会出现谐波向直流侧的传输；风电场柔性直流并网过程中会出现高频振荡；由联网模式向孤岛模式转换时会引起振荡；合网侧交流开关时会引起交流振荡；直流系统接地故障和故障恢复期间会引起高频振荡；换流器子模块电压与目标值存在偏差时会导致的系统振荡；系统升/降功率期间会出现低频振荡；以及换流器控制器策略设置不合理导致的振荡现象，这些振荡问题严重威胁现代电网的设备安全、系统稳定和用电质量。

在直流控制系统中加入谐振抑制策略，能够有效解决柔性直流谐振问题。但由于实验室无法遍历所有交流系统运行工况，在控制策略失效情况下，通过配备高频谐振后备保护，增加后备直流闭锁措施。

发明内容

为解决现有技术存在的以上问题，本发明针对柔性直流谐振特点进行研究，提出一种柔性直流输电系统高频谐振后备保护方法。

本发明具体采用以下技术方案。

一种柔性直流输电系统高频谐振后备保护方法，其特征在于：通过监测柔性直流的交流侧电压畸变率和运行设备的谐波耐受能力，配备交流网侧电压谐波越限保护、联接变电流谐波越限保护、换流器桥臂电抗器过负荷保护，作为在谐波抑制控制策略失效情况下，保护运行设备的安全；其中，

所述运行设备包括联接变压器和桥臂电抗器。

本发明进一步包括以下优选方案。

交流网侧电压谐波越限保护检测判据为：

计算网侧相电压的谐波和电压畸变率，当电压畸变率大于设定的畸变率定值时，交流侧电压谐波越限保护动作，并发出告警信息。

计算网侧相电压的2～30次谐波和电压畸变率：

在计算电压畸变率时，将2、3、5、7次谐波分量用正常运行时的谐波分量值代替当前计算值；

当电压畸变率大于定值时保护动作，发告警信息，其中电压畸变率对应的定值为5％。

联接变电流谐波越限保护检测判据为：

计算联接变电流等效总热电流，当等效总热电流越限时，联接变电流谐波越限保护动作，闭锁直流系统并跳闸，发告警信息。

计算联接变电流的2～30次谐波分量的等效总热电流，根据联接变压器设备的耐受时间、谐波热损耗系数，设置热电流基准值及对应的时间定值。

优选，根据不同的热电流基准值配置8段联接变电流谐波越限保护：

配置0.06p.u.、0.08p.u.、0.10p.u.、0.12p.u.、0.14p.u.、0.16p.u.、0.18p.u.、0.20p.u.共8段保护，其中，0.06p.u.、0.08p.u.、0.10p.u.、0.12p.u.、0.14p.u.、0.16p.u.、0.18p.u.、0.20p.u.为8段热电流基准值，p.u.为电流标幺值；