[發(fā)明專利]一種含光伏電源的并網(wǎng)變壓器二次諧波制動方法

在審

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• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109888731A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃予園;高雪峰;宗偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02H7/045
• 分類號: H02H7/045
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種含光伏電源的并網(wǎng)變壓器二次諧波制動方法，解決了光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)升壓變并網(wǎng)時(shí)，由于故障暫態(tài)短路電流中含有的二次諧波分量超過變壓器二次諧波制動整定范圍，導(dǎo)致變壓器二次諧波誤閉鎖，影響變壓器差動保護(hù)的速度，危及變壓器安全的問題。具體步驟：當(dāng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)高壓側(cè)故障時(shí)，通過傅里葉計(jì)算檢測變壓器差動電流二次諧波含量及d軸電流低頻諧波含量，在檢測到變壓器差動電流中二次諧波含量超過變壓器二次諧波整定范圍，且d軸電流中含有諧波分量時(shí)，短時(shí)開放二次諧波制動保護(hù)，保證在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)過程中，變壓器差動保護(hù)的速動性，防止暫態(tài)過程中變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)動作速度過慢，危及變壓器本體安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源電力系統(tǒng)和變壓器本體保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含光伏電源的并網(wǎng)變壓器二次諧波制動方法。

背景技術(shù)

光伏電站滲透率不斷提高，提高含大規(guī)模光伏接入的復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行的安全性正受到越來越多的關(guān)注。準(zhǔn)確掌握光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流特性是解決含大規(guī)模光伏并網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)問題的關(guān)鍵，而作為能量傳輸接口的電力電子逆變器在電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障后，計(jì)及并網(wǎng)逆變器接口慣性時(shí)間常數(shù)，在短路瞬間電網(wǎng)電流中存在直流衰減分量和基頻自由分量，其衰減速度快，僅為數(shù)十毫秒，而電力電子器件的響應(yīng)速度為微秒級，該直流衰減分量引入控制環(huán)節(jié)，會引發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)電流中含有二次諧波分量。變壓器差動保護(hù)為正確區(qū)分變壓器勵(lì)磁涌流和故障電流，防止變壓器因勵(lì)磁涌流的影響造成保護(hù)誤動作，在配置基頻電流保護(hù)的同時(shí)配置諧波保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提出一種含光伏電源的并網(wǎng)變壓器二次諧波制動方法，其特征在于，包括以下步驟：

當(dāng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)高壓側(cè)故障時(shí)，通過傅里葉計(jì)算檢測變壓器差動電流二次諧波含量及d軸電流低頻諧波含量，在檢測到變壓器差動電流中二次諧波含量超過變壓器二次諧波整定范圍，且d軸電流中含有諧波分量時(shí)，短時(shí)開放二次諧波制動保護(hù)，保證在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)過程中，變壓器差動保護(hù)的速動性，防止暫態(tài)過程中變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)動作速度過慢，危及變壓器本體安全。

所述方法在正常情況下，并不會發(fā)揮作用，不過當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)電流中含有二次諧波分量，可能會造成二次諧波制動元件動作閉鎖差動保護(hù)，嚴(yán)重危機(jī)變壓器及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的變壓器切換策略的典型電網(wǎng)接線圖。

圖2為低電壓穿越控制條件下內(nèi)環(huán)電流傳遞函數(shù)。

圖3為本發(fā)明所提變壓器二次諧波制動保護(hù)輔助判據(jù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

當(dāng)圖1中故障點(diǎn)f處發(fā)生短路故障時(shí)，逆變器出口處提供短路故障電流中含有直流分量，此時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)電流可以表示為

根據(jù)有功功率計(jì)算公式，此時(shí)逆變器輸出有功功率中含有基頻波動分量，有功功率表達(dá)式為

由功率傳輸平衡公式，

在故障瞬間光伏電池板輸出有功功率P_pv保持不變，則有功功率基頻波動引起直流側(cè)電壓產(chǎn)生基頻波動。

直流側(cè)電壓基頻波動引入電壓外環(huán)控制在交流側(cè)電流中產(chǎn)生二次諧波分量。

與此同時(shí)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生對稱短路故障，根據(jù)國家電網(wǎng)關(guān)于光伏系統(tǒng)接入的準(zhǔn)則，要求大中型電站在電壓跌落期間提供一定的無功功率支撐，在電網(wǎng)故障期間根據(jù)電壓跌落程度對無功電流指令進(jìn)行調(diào)整，為滿足無功支撐要求，同時(shí)盡量維持系統(tǒng)有功功率平衡，低電壓穿越控制的切換，d軸內(nèi)環(huán)電流參考值由故障前的切換為故障后的相當(dāng)于在電流內(nèi)環(huán)控制d軸電流分量中引入一個(gè)階躍信號，經(jīng)過圖2所示電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)