一种基于高频分量检测的柔性直流输电系统保护方法与流程

1.本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种基于高频分量检测的柔性直流输电系统保护方法。


背景技术：

2.柔性直流输电系统采用可关断电力电子器件，具有控制灵活、动态响应迅速、谐波含量低等特点，可以快速的、独立的调节有功功率和无功功率，具有灵活的控制协调能力，被广泛认为是海岛送电、电网互联、新能源可靠接入及有效利用的技术手段之一，具有广阔的应用前景。
3.柔性直流输电系统由于其系统的阻抗特性，存在与交流电网发生高频振荡的可能性，而当发生高频振荡时，若柔直系统不能快速检测出谐波，并根据谐波含量进行相关的闭锁操作，极易导致换流站内设备损坏或者交流系统相关负荷设备损坏。常规的谐波检测基于傅里叶分解，将电气量中的各次谐波进行提取，但是傅里叶变换后提取的整数次谐波数对步长和计算能力有很大的需求，并且检测时间较长，不能快速的使保护动作。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于高频分量检测的柔性直流输电系统保护方法，以达到快速保护动作及满足柔性直流输电系统运行稳定要求的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
5.一种基于高频分量检测的柔性直流输电系统保护方法，其特征在于包括以下步骤：
6.1)获取网侧电压、网侧电流采样值；
7.2)根据网侧电压采样值计算全波电压有效值和基波电压有效值；
8.3)根据全波电压有效值和基波电压有效值计算电压谐波含量占比u
sthd
；
9.4)根据网侧电流计算二倍频谐波电流有效值i
2rms
；
10.5)根据电压谐波含量占比u
sthd
和二倍频谐波电流有效值i
2rms
得到对应的网侧电压谐波保护方案，并根据网侧电压谐波保护方案执行对应的网侧电压谐波保护动作，触发闭锁跳闸。
11.本技术方案首先检测网侧电压的基波电压有效值以及全波电压有效值，通过所述全波电压有效值和所述基波电压有效值，计算不含基波的谐波电压有效值，进而得到谐波含量百分比。检测网侧电流，提取其中的二倍频分量，结合网侧电压的基波含量以及网侧电流的二倍频分量含量，进行保护的判断，从而减小电压谐波对换流器和系统造成的影响，且避免变压器励磁涌流导致的保护误动。
12.本技术方案能够根据高频分量的thd含量，快速保护动作，同时，对于变压器投退引起的短时的谐波，则不能动作。据此，满足柔性直流输电系统运行稳定的要求。
13.作为优选技术手段：在步骤5)中，网侧电压谐波保护分为三段，；
14.第一段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set1
，延时时间t1后，执行对应网侧电压谐波保护动作，其中50ms≤t1≤120ms，k
set1
为一段保护定值，k
set1
≥30％；
15.第二段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set2
，延时时间t2，且网侧电流二倍频有效值i
2rms
≤0.1i
1n
时，执行对应网侧电压谐波保护动作，其中120ms≤t2≤1000ms，k
set2
为二段保护定值，i
1n
为网侧电流基波额定值；
16.第三段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set3
，延时时间t3，且网侧电流二倍频有效值i
2rms
≤0.1i
1n
时，执行对应网侧电压谐波保护动作，其中1s≤t3≤20s，k
set3
为三段保护定值，5％≤k
set3
≤15％；i
1n
为网侧电流基波额定值。
17.分三段有利于兼顾效率及保护的有效性。
18.作为优选技术手段：网侧电压谐波保护动作的使能信号还包括网侧电压基波有效值u
s1rms
≤0.9u
s1n
；当网侧电压基波有效值u
s1rms
≤0.9u
s1n
时，网侧电压谐波保护动作，触发闭锁跳闸。
19.作为优选技术手段：在步骤5)中，网侧电压谐波保护动作的控制包括自动控制和手动控制，通过网侧电压谐波二段和三段投退按钮进手动控制，当进行投入变压器操作之前，手动操作该投退按钮，退出网侧电压谐波二段和三段保护。
20.作为优选技术手段：在步骤5)中，当换流器解锁后，网侧电压谐波保护才能执行。换流器未解锁时，若出现高频分量，不是柔直换流器引起的，可能是变压器励磁涌流等等，不进行谐波保护执行，从而避免误动作。
21.有益效果：
22.(1)本发明提供的柔性直流输电系统高频分量检测及处理的方法，可以快速检测高频分量，避免高频分量对设备的损害；
23.(2)本发明提供的柔性直流输电系统高频分量检测及处理的方法，通过二倍频谐波电流有效值使能条件的加入，可以避免变压器投入时引起的宽频谐波导致的高频保护误动。
附图说明
24.图1是本发明的两端柔性直流输电系统结构示意图；
25.图2是本发明的流程图。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
27.如图1所示为两端柔性直流输电系统(简称柔直系统)，其包括孤岛侧预接入交流电网1，孤岛侧网侧开关2为，孤岛侧变压器3，孤岛侧换流阀4，架空线或者电缆5，联网侧换流阀6，联网侧变压器7，联网侧开关8，联网侧交流电网9；两端柔性直流输电系统的一侧换流阀为孤岛运行，另一侧换流阀为联网运行。
28.如图2所示，本发明包括步骤：，
29.s1：获取网侧电压、网侧电流采样值；
30.s2：根据网侧电压采样值计算全波电压有效值和基波电压有效值；
31.s3：根据全波电压有效值和基波电压有效值计算电压谐波含量占比u
sthd
；
32.将网侧电压谐波保护分为三段：
33.第一段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set1
，延时时间t1后，保护动作，其中50ms≤t1≤120ms，k
set1
为一段保护定值，k
set1
≥30％；
34.第二段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set2
，延时时间t2，且网侧电流二倍频有效值i
2rms
≤0.1i
1n
时，执行对应网侧电压谐波保护动作，其中120ms≤t2≤1000ms，k
set2
为二段保护定值，15％≤k
set1
≤30％；且网侧电流二倍频有效值i
2rms
≤0.1i
1n
时，二段保护使能，i
1n
为网侧电流基波额定值；
35.第三段：电压谐波含量占比u
sthd
＞k
set3
，延时时间t3，且网侧电流二倍频有效值i
2rms
≤0.1i
1n
时，执行对应网侧电压谐波保护动作，其中1s≤t3≤20s，k
set3
为三段保护定值，5％≤k
set3
≤15％；i
1n
为网侧电流基波额定值。
36.s4：根据网侧电流计算二倍频谐波电流有效值i
2rms
；
37.s5：根据电压谐波含量占比u
sthd
和二倍频谐波电流有效值i
2rms
得到对应的网侧电压谐波保护方案，并根据网侧电压谐波保护方案执行对应的网侧电压谐波保护动作，触发闭锁跳闸。
38.为了更好地保护柔性直流输电系统，网侧电压谐波保护动作的使能信号还包括网侧电压基波有效值u
s1rms
≤0.9u
s1n
；当网侧电压基波有效值u
s1rms
≤0.9u
s1n
时，网侧电压谐波保护动作，触发闭锁跳闸。
39.为提高控制的灵活性，在步骤5)中，网侧电压谐波保护动作的控制包括自动控制和手动控制，通过网侧电压谐波二段和三段投退按钮进手动控制，当进行投入变压器操作之前，手动操作该投退按钮，退出网侧电压谐波二段和三段保护。
40.为避免保护误动，提高工作的稳定性，在步骤5)中，当换流器解锁后，网侧电压谐波保护才能执行。
41.以上所示的一种基于高频分量检测的柔性直流输电系统保护方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。