[發(fā)明專利]一種適用于柔直輸電系統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011363328.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112653103A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳爭(zhēng)光;王興國(guó);劉一民;鄭少明;董鵬;杜丁香;梁英;楊國(guó)生;周澤昕;郭雅蓉;曹虹;王書揚(yáng);戴飛揚(yáng);蔡文瑞;劉佳琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)公司華北分部
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發(fā)明公開了一種適用于柔直輸電系統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)方法及系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法，包括：針對(duì)于柔直輸電系統(tǒng)的三相故障，當(dāng)出現(xiàn)三相故障時(shí)，且失靈保護(hù)啟動(dòng)后，負(fù)序電流和負(fù)序電壓均不滿足失靈保護(hù)的條件時(shí)；確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值，當(dāng)確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值大于定值時(shí)，確定三相的失靈保護(hù)電壓值；確定三相的失靈保護(hù)電壓值的任意一相的失靈保護(hù)電壓值大于定值時(shí)，啟動(dòng)失靈保護(hù)。本發(fā)明與傳統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)判據(jù)相比，柔性直流電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)三相跳閘啟失靈能夠正確動(dòng)作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種適用于柔直輸電系統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流輸電技術(shù)能夠解決常規(guī)直流存在換相失敗風(fēng)險(xiǎn)的問題，同時(shí)由于其具有控制方式更為靈活，無功需求較小且無需濾波等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。柔性直流換流站以輸出參考有功功率和無功功率為目的，PCC點(diǎn)電壓基本由交流系統(tǒng)決定，通過內(nèi)外環(huán)控制可將換流站控制目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^控制換流站輸出電壓的幅值和相位實(shí)現(xiàn)輸出電流的幅值和相位追蹤參考電流的幅值和相位。

在柔直側(cè)電網(wǎng)發(fā)生故障后，故障電流快速上升，將嚴(yán)重危及系統(tǒng)中的相關(guān)電氣設(shè)備，因此柔性直流在內(nèi)外環(huán)控制中均采用限幅控制器，以保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。當(dāng)其交流側(cè)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，將使得交流電壓不再是三相對(duì)稱的，由交流故障分析可知，該情況下將存在負(fù)序電壓分量。然而，負(fù)序電壓作用在換流器則會(huì)在換流器的閥側(cè)產(chǎn)生負(fù)序電流。該負(fù)序電流疊加在直流系統(tǒng)中將會(huì)造成較大的故障過電流，使得換流站快速閉鎖，嚴(yán)重情況下還可能損壞功率元件。因此，濾除負(fù)序電流分量對(duì)于換流站的安全運(yùn)行是十分重要的。

斷路器失靈保護(hù)是后備保護(hù)，它是在故障后斷路器失靈導(dǎo)致故障不能隔離的情況下，跳開與失靈斷路器相鄰的斷路器實(shí)現(xiàn)故障隔離，斷路器失靈保護(hù)主要依賴電流量判據(jù)實(shí)現(xiàn)失靈判別，而電流量的變化與柔性直流控制策略相關(guān)，目前的研究中均未見到柔性直流電網(wǎng)交流系統(tǒng)故障時(shí)斷路器失靈保護(hù)適應(yīng)性分析，因此需要研究對(duì)斷路器失靈保護(hù)的影響及對(duì)策。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種適用于柔直輸電系統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)方法，包括：

針對(duì)于柔直輸電系統(tǒng)的三相故障，當(dāng)出現(xiàn)三相故障時(shí)，且失靈保護(hù)啟動(dòng)后，負(fù)序電流和負(fù)序電壓均不滿足失靈保護(hù)的條件時(shí)；

確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值，當(dāng)確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值大于定值時(shí)，確定三相的失靈保護(hù)電壓值；

確定三相的失靈保護(hù)電壓值的任意一相的失靈保護(hù)電壓值大于定值時(shí)，啟動(dòng)失靈保護(hù)。

可選的，方法還包括：

確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值大于定值時(shí)，同時(shí)采集失靈零序電流和失靈保護(hù)相電流，確定失靈零序電流大于失靈零序電流定值和確定失靈保護(hù)相電流大于失靈保護(hù)相電流定值，同時(shí)低功率因數(shù)滿足預(yù)設(shè)條件。

可選的，方法還包括：

啟動(dòng)失靈保護(hù)前，確定柔直輸電系統(tǒng)，三相的任意一相的跳閘開入，或突變量或零序電流啟動(dòng)；

確定保護(hù)三相跳閘開入。

本發(fā)明還提出了一種適用于柔直輸電系統(tǒng)的斷路器失靈保護(hù)系統(tǒng)，包括：

初始化模塊，針對(duì)于柔直輸電系統(tǒng)的三相故障，確定柔直輸電系統(tǒng)出現(xiàn)三相故障時(shí)，且失靈保護(hù)啟動(dòng)后，確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓均不滿足失靈保護(hù)的條件；

判斷模塊，采集負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值，確定負(fù)序電流和負(fù)序電壓的值大于定值時(shí)，采集三相的失靈保護(hù)電壓值；

保護(hù)模塊，確定三相的失靈保護(hù)電壓值的任意一相的失靈保護(hù)電壓值大于定值時(shí)，啟動(dòng)失靈保護(hù)。

可選的，判斷模塊還用于：