[发明专利]双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统及纵联保护方法

说明书

本发明公开了双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统及纵联保护方法，具体如下，步骤1、通过可编程处理器a和可编程处理器b分别将首端断路器或末端断路器的电流，得到首端断路器波形和末端断路器电流波形；步骤2，利用小波包计算两端电流的各个频带能量占比，并将首个频带的能量占比代入判据进行计算，若得到的计算值大于整定值则进行步骤3，如得到的计算值小于整定值则继续进行采样；步骤3，首端断路器、末端断路器跳闸断开线路，完成利用一种利用频带能量的DFIG接入MMC‑HVDC系统的交流送出线路纵联保护；解决了现有技术中存在的对于DFIG接入MMC‑HVDC系统交流送出线路保护方法不能适应的双端电力电子电源的问题。

技术领域

本发明属于柔性直流电网继电技术领域，涉及一种双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统，还涉及该系统的纵联保护方法。

背景技术

我国中西部和北部省份的新能源主要采取集中开发模式，而直流系统具有传输容量大、输电距离远、线路损耗低、输电走廊窄等优点，同时不存在交流系统的无功平衡、频率稳定和系统同步等问题，因此非常适合用于大规模的资源开发和跨区域的电力传输。而MMC-HVDC(Modular multilevel converter-High Voltage Direct Current)相比于常规直流输电具有灵活控制有功和无功功率、易形成直流电网、具备黑启动能力、无换相失败风险的优点，因此它更适用于风电等新能源的接入。但是新能源和MMC-HVDC同样也给传统继电保护带来了挑战。

随着风电集中式接入MMC-HVDC的比例扩大，电网的继电保护开始面临前所未有的挑战[1、2]，继电保护装置依据故障特征而动作，电网的故障特征取决于网络的电源与拓扑结构。对介于风电与大系统之间的线路应采取纵联保护，传统的纵联保护理论是在被保护线路两端电源都是同步发电机的基础上建立与发展起来的，在故障暂态过程中，认为同步发电机不发生任何参数的变化，并以此为前提进行电网的故障特征分析，提出一系列相应的继电保护方案。风电发电机组和MMC-HVDC本质是一个含电力电子器件的非线性控制系统[3]，与传统的同步发电机相比，风力发电机组和MMC-HVDC系统在故障暂态过程中的暂态特性与同步发电机的暂态特性完全不同。因此，对于风电接入MMC-HVDC的交流送出线路，其故障特征将显著区别于传统电网的故障特征。因此风电接入MMC-HVDC给传统的继电保护方案在可靠性、灵敏性方面带来极大的挑战。

目前针对风电接入MMC-HVDC系统交流保护的研究主要集中于MMC-HVDC并网端。相对而言，对于双侧均是电力电子电源的线路保护研究尚不成熟。所以有必要在研究风电和MMC-HVDC暂态特性以及传统继电保护适应性的前提下，提出新的纵联保护方案。

发明内容

本发明的目的是提供双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统。解决了现有技术中存在的对于风电接入MMC-HVDC送出线路的保护方法不能适应双端电力电子电源网络的问题。

本发明的目的还在于提供双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统的纵联保护方法。

本发明所采用的第一种技术方案是：双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统，具体电路结构如下：包括电源、A母线和B母线，A母线通过线路与B母线相连，B母线处通过升压变压器与MMC-HVDC系统相连，A母线处通过降压变压器与电源相连；

在A母线的出口处设置有首端断路器和检测首端断路器电压电流值的首端电压电流互感器，首端断路器与动作控制器a相连接，其中首端电压电流互感器和动作控制器a均与可编程处理器a连接；在B母线的出口处设置有末端断路器和检测末端断路器处电压电流值的末端电压电流互感器，其中末端断路器与动作控制器b相连接，末端电压电流互感器和动作控制器b均与可编程处理器b相连接。

电源为双馈风力发电机。

本发明所采用的第二种技术方案是：双馈风机接入柔性直流的纵联保护系统的纵联保护方法，具体按照以下步骤实施：