[發明專利]基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略

在審

• 申請號: 201811605596.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109861239A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王俊生;趙樹野;金國鋒;黨偉;徐明忻;趙立軍;劉玲玲;劉宏揚;張林;刑敬舒
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司經濟技術研究院;國網經濟技術研究院有限公司蒙東分公司;國網內蒙古東部電力設計有限公司;國網經濟技術研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍;劉文生

本發明涉及基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略，包括三個部分：器件級保護、閥單元級保護、系統級保護，所述器件級保護集成在IGBT驅動適配板中，所述閥單元級保護集成在子控制板卡中；系統級保護當前工況中的異常電氣參量進行邏輯判斷并提供保護措施。本發明的有益效果：當STATCOM處于異常、緊急及故障等不同狀態時,通過器件級保護、閥單元級保護、系統級保護，三個層次的保護策略,提高了裝置在電力系統中的生存能力，保證了STATCOM裝置的安全運行。

技術領域

本發明涉及FACTS技術在電網中應用的方法，尤其涉及基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略，屬于電力控制領域。

背景技術

根據國家可再生能源發展規劃要求，我國風力發電、光伏發電等新能源發電事業蓬勃發展。目前，我國并網風電裝機容量超過5000萬千瓦，成為世界第一風電大國。然而，適合大規模開發風電的地區一般都處于電網末端，此處電網網架結構比較薄弱，而且風能具有隨機性和間歇性，是一種不穩定的能源，風電機組的有功出力隨著風速而隨機變化，因而大型風電機組并網給電力系統安全、穩定運行帶來重大的影響。

風電、光伏發電等新能源發電的大規模集中接入，使得超/特高壓輸電通道上潮流變化更加頻繁，無功電壓波動頻度快、幅度大，進一步加劇了無功電壓控制的難度。新能源發電大規模集中接入下超/特高壓電網的安全、穩定運行已成為制約我國電網發展的技術難題之一。

目前的研究結果表明：應用靈活交流輸電系統（Flexible AC TransmissionSystem，簡稱FACTS）裝置是解決該難題的重要技術手段之一。結合蒙東超、特高壓電網建設規劃，風電等新能源為主且外送需求較大的系統的特殊性，根據大容量FACTS裝置的技術性能特點，對FACTS技術的功能要求分析研究基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略在蒙東電網應用。

STATCOM（Static Synchronous Compensator, 靜止同步補償器）是當今無功補償領域最新技術的代表，屬于FACTS的重要組成部分。STATCOM并聯于電網中，相當于一個可控的無功電源，其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償電網系統所需無功功率，對電網無功功率實現動態無功補償，當 STATCOM裝置處于異常、緊急及故障等不同狀態時需要采用不同的策略用以保護裝置。

發明內容

為了解決上述問題，本發明目的在于克服技術缺陷，提供一種基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略，其技術方案如下：

基于FACTS技術的STATCOM層次化保護策略，包括三個部分：器件級保護、閥單元級保護、系統級保護，所述器件級保護集成在IGBT驅動適配板中，所述閥單元級保護集成在子控制板卡中；系統級保護當前工況中的異常電氣參量進行邏輯判斷并提供保護措施。

器件級保護包括如下步驟：

當IGBT工況發生異常及實現主動保護后會上送故障反饋信號；

控制保護系統在接受到該信號后，對產生異常工況的鏈節進行故障旁路，使其從換流鏈中切除；

同時備用的冗余單元解除冗余旁路投入運行，以保證閥端電壓輸出的電平數；

器件級保護動作時限不超過10μs。

當發生單個鏈節閥單元級故障時，其被可靠旁路，從串聯的換流鏈中切除；

將備用單元轉入運行；

當故障閥單元數目超過設定值時，成套設備將閉鎖；

當故障嚴重時將跳閘脫網。

閥單元級保護時間不超過1ms。

系統級保護設置動作時限為5-2000ms。