[發明專利]柔性直流輸電限流電阻反時限保護方法

有效

• 申請號: 201810662942.4
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108767888B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李超;馬巍巍;龐輝;晁武杰;崔璐;李強;單園園;別曉玉;胡文旺;郭健生
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及柔性直流輸電系統啟動過程中預防限流電阻過熱燒毀的反時限保護方法。保護方法包括反時限保護投入判據、反時限保護模型、反時限保護動作判據。所述反時限保護投入判據為并聯在限流電阻兩端的并聯斷路器處于斷開狀態，連接交流電網的交流斷路器處于閉合狀態。所述反時限保護模型，可根據不同充電電流計算得到最大允許充電時間。所述反時限保護動作判據，可累積計算限流電阻自充電開始時刻的熱效應，直至達到反時限保護動作條件。滿足保護動作判據時，保護動作，斷開交流斷路器，結束充電；未滿足動作判據時，保護不動作，待充電完成后，閉合并聯斷路器，充電過程完成。本發明旨在為預防限流電阻因熱效應積累燒毀提供保護方法和理論依據。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，屬于柔性直流輸電保護技術，具體為柔性直流輸電系統啟動時，預防限流電阻因充電電流過大而過熱燒毀的反時限保護方法。

背景技術

柔性直流輸電系統通過投入限流電阻來限制啟動過程中的過電流，并在子模塊電容預充電完成后通過閉合并聯斷路器將限流電阻退出工作。目前柔性直流輸電控保系統只通過預充電時間保護來退出限流電阻，缺乏針對限流電阻本體的保護措施，存在保護空白區。當變壓器勵磁涌流過大、磁飽和等工況發生時，通過限流電阻的電流過大，易使限流電阻因熱效應積累而損壞。因此為保護限流電阻設備安全，需提出相應保護方法。

目前柔性直流輸電系統限流電阻相關研究主要集中在阻值設計、充電時間計算和控制時序方面。例如文獻《模塊化多電平換流器型直流輸電系統的啟停控制》通過給定最大充電電流峰值，提出了限流電阻阻值參數設計方法；文獻《基于箝位雙子模塊的MMC-HVDC起動控制策略》介紹了基于箝位雙子模塊的換流閥啟動過程，推導了最大充電電流與限流電阻之間的關系；文獻《多端柔性直流輸電系統啟動回路設備選型與啟動策略》介紹了限流電阻的位置設置、阻值參數的設計原則；文獻《基于MMC換流閥的柔性直流換流站啟動回路刀閘操作分析與探討》介紹了啟動電阻、斷路器、隔離開關等設備間的配置方案和控制策略。目前國內外柔直工程啟動過程大部分投入了限流電阻，在啟動過程中，首先合閘交流斷路器，交流系統通過限流電阻對換流閥充電，同時根據充電電流衰減時間設置了限流電阻充電時間保護定值，該時間定值與交流斷路器合閘命令同時啟動，控保系統在充電時間定值到達后將限流電阻退出，然后進行解鎖等后續操作。現有保護策略著眼于正常啟動過程，而忽略了某些故障態下充電電流過大的工況，導致限流電阻存在保護空白區。

鑒于目前限流電阻存在保護空白的現狀，本發明提出柔性直流輸電限流電阻保護方法。該方法首先提出反時限保護投入判據；然后根據反時限保護模型累積計算限流電阻自充電開始時刻的熱效應，直至達到反時限保護動作判據；滿足保護動作判據時，保護動作，斷開交流斷路器，結束充電；未滿足動作判據時，保護不動作，待充電完成后，閉合并聯斷路器，充電過程完成。通過本發明提供的反時限保護方法對柔性直流輸電系統啟動過程中限流電阻的設備安全具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供柔性直流輸電系統啟動過程中預防限流電阻過熱燒毀的反時限保護方法，提出反時限保護投入判據、反時限保護模型、反時限保護動作判據以及具體動作邏輯。通過本發明填補柔性直流輸電啟動過程中的保護空白，為限流電阻設備安全提供具體保護方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種柔性直流輸電限流電阻反時限保護方法，其包括以下步驟：步驟S1：根據反時限保護投入判據判斷是否啟動反時限保護；步驟S2：根據充電電流和限流電阻反時限保護模型計算是否滿足反時限保護動作判據；步驟S3：滿足反時限保護動作判據時，保護出口動作，斷開交流斷路器，結束充電過程；步驟S4：未滿足反時限保護動作判據時，保護出口不動作，待充電完成后，斷開并聯斷路器，將限流電阻退出，充電過程完成。

本發明所述的反時限保護投入判據：并聯在限流電阻兩端的并聯斷路器處于斷開狀態，連接交流電網的交流斷路器處于閉合狀態。

本發明所述的反時限保護模型：其模型表達式為：