[發明專利]一種柔性直流輸電系統橋臂電抗器短路保護方法及裝置

有效

• 申請號: 202110274976.8
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112952890B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 蔡東曉;黃偉煌;曹潤彬;李桂源;郭鑄
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;G01R31/52
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種柔性直流輸電系統橋臂電抗器短路保護方法及裝置，所述方法通過采集柔性直流換流器的橋臂電流、直流側電流和網側變壓器中性點電流，并提取所述橋臂電流的二次諧波分量及所述網側變壓器中性點電流的直流分量，根據預設條件，判斷橋臂電抗器是否發生短路故障，若是，則發出告警信號并定位發生橋臂電抗器短路故障的換流器。本發明計算量小，可以提高效率，可靠性高，能充分考慮柔性直流輸電系統復雜運行工況的影響，有效識別橋臂電抗器的短路故障，從而保護橋臂電抗器和換流閥等設備。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電系統領域，尤其涉及一種柔性直流輸電系統橋臂電抗器短路保護方法及裝置。

背景技術

橋臂電抗器是柔性直流輸電系統的重要設備之一，具有抑制故障電流上升率的作用。橋臂電抗器在模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)三相上下橋臂中分別配置，一般位于交流連接點和換流閥之間，也有工程將橋臂電抗器安置在直流極線和換流閥之間，以減輕兩相橋臂穿墻套管短路故障對系統造成的影響。橋臂電抗器內部由多匝線圈構成，當橋臂電抗器內部發生匝間短路故障或端間短路故障時，換流器三相橋臂參數不再對稱，橋臂中出現諧波電流，長時間運行會對橋臂電抗器和換流閥帶來危害。

現有技術方案一般通過觀察橋臂電抗器溫升和噪音情況來對在運行的橋臂電抗器進行監測，又或者在停運檢修時對橋臂電抗器的劣化狀態進行評估，這種方法無法及時發現橋臂電抗器的內部故障。也有技術方案提出通過檢測橋臂環流、子模塊電容電壓、直流電壓和直流電流的諧波量來判別橋臂電抗器短路故障，但該方案沒有充分考慮柔性直流輸電系統復雜運行工況的影響。當柔性直流輸電系統處于靜止同步補償器(StaticSynchronous Compensator,STATCOM)或空載加壓試驗(Open Line Test,OLT)等無直流功率傳輸運行模式時，閥控會主動向橋臂注入環流以保證橋臂電流檢測的準確性，當柔性直流輸電系統處于單極大地運行模式時，直流電流經過大地流入變壓器中性點可能會導致變壓器飽和產生諧波電壓電流，現有技術方案在這些運行工況下可能會出現誤判。此外，現有技術方案需要采集多個電氣量進行大量運算，效率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種柔性直流輸電系統橋臂電抗器短路保護方法，計算量小，可以提高效率，可靠性高，能充分考慮柔性直流輸電系統復雜運行工況的影響，有效識別橋臂電抗器的短路故障，從而保護橋臂電抗器和換流閥等設備。

為解決以上的技術問題，本發明實施例提供一種柔性直流輸電系統橋臂電抗器短路保護方法，包括：

采集柔性直流換流器的橋臂電流、直流側電流和網側變壓器中性點電流；

提取所述橋臂電流的二次諧波分量及所述網側變壓器中性點電流的直流分量；

根據預設條件，判斷橋臂電抗器是否發生短路故障，若是，則發出告警信號并定位發生橋臂電抗器短路故障的換流器。

優選地，所述提取所述橋臂電流的二次諧波分量及所述網側變壓器中性點電流的直流分量，具體為：

對所述橋臂電流和網側變壓器中性點電流進行傅里葉分解，提取所述橋臂電流的二次諧波分量及所述網側變壓器中性點電流的直流分量。

優選地，當預設條件同時滿足時，則判斷橋臂電抗器發生短路故障；

所述預設條件具體為：

(1)max(IbP_100Hz，IbN_100Hz)I_set1；

(2)I_dc≥I_set2；

(3)I_NI_set3；