CN110601154B - 含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法 - Google Patents
含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，包括如下步骤：步骤一，根据电力电子发电设备的控制策略参考基准量，确定在各类控制过程中电力电子发电设备的等效各序电源外特性；步骤二，根据电力电子发电设备的变压器结构形式，确定电力电子发电设备是否具备零序分量通路；步骤三，以电力电子设备各序电源特征以及零序分量流通情况为基础，按照设定的策略明确对于交流继电保护元件的影响，并取消受影响的保护功能配置。此种配置方法可提升此类系统中交流继电保护的动作性能。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法。
背景技术
传统的同步发电机电源可以等效为恒定电势与恒定阻抗串联的等值系统，目前的交流系统继电保护分析方法中，利用上述电源等值特点，通过引入对称分量法、叠加原理等经典的分析方法可以简化故障分析，同时基于上述分析方法构成的变化量、正负零序分量等各类元件成为了交流继电保护中的典型配置，在继电保护中得到极为广泛的应用。
近年来，以光伏、风电为代表的新能源发电技术在电力系统中得到广泛的推广应用，随着电力电子发电设备容量占比的增大，电力系统故障情况下的运行特征出现较为明显的变化，继而造成了常规系统中的继电保护典型配置不能完全适用于含电力电子发电设备的系统环境。由于电力电子发电设备灵活快速的控制策略，导致其和传统同步发电机的外特性存在明显区别，从而影响了相关继电保护的动作行为。
目前含电力电子发电设备的系统中，一般仍采用常规的交流继电保护配置方法，对于某些典型运行场景下，会针对性的开展继电保护适应性分析并结合分析结果对于相关保护进行改进调整。但是，随着电力电子发电设备的规模化应用，越来越需要一种普适性较强的分析方法，能够为此类系统中的交流继电保护的配置提供通用的配置建议，从而提升此类系统中继电保护动作可靠性，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，其可提升此类系统中交流继电保护的动作性能。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，包括如下步骤：
步骤一，根据电力电子发电设备的控制策略参考基准量，确定在各类控制过程中电力电子发电设备的等效各序电源外特性；
步骤二，根据电力电子发电设备的变压器结构形式，确定电力电子发电设备是否具备零序分量通路；
步骤三，以电力电子设备各序电源特征以及零序分量流通情况为基础，按照设定的策略明确对于交流继电保护元件的影响，并取消受影响的保护功能配置。
上述步骤一中，包含以正序分量或者全电流量作为参考基准量，其中，以正序分量作为参考基准量，电力电子发电设备呈现出正序电源特征，不会呈现出负序电源特征；以全电流量作为参考基准量，电力电子设备同时呈现正序、负序电源特征。
上述步骤二中，电力电子发电设备的变压器若采用YN△接线形式，则认为其具备零序分量的流通回路。
上述步骤三中，设定的策略包含：
a，如果电力电子发电设备在系统故障期间呈现正序电源特征，将对于变化量方向保护造成影响，此系统中不配置变化量方向元件；
b，如果电力电子发电设备在系统故障期间呈现为负序电源特征，将对于负序方向保护造成影响，此系统中不配置负序方向元件；
c，如果电力电子发电设备配置的变压器能够提供零序分量通路，则此系统中允许配置零序方向元件；如果不能提供，则不配置零序方向元件。
采用上述方案后，本发明从电力电子发电设备的控制策略出发，结合其本体变压器结构特点，将电力电子发电设备视为一个可控的各序分量电源，以故障情况下多电源叠加的分析方法对于各类典型保护元件的配置提出切实可行的建议。
本发明的原理是：首先根据电力电子发电设备的控制参考基准量，可知晓其在各种故障情况下可能呈现出的各序电源外特性；根据电力电子发电设备的变压器接线形式，可以确定其是否存在零序分量的通路；依据各序电源的外特性以及零序分量的通路情况，可以明确其余传统同步发电机的外特性差异，从而知晓对于不同继电保护元件的影响，从整体配置角度出发，取消会受到影响出现异常动作行为的继电保护元件。
本发明的有益效果是：从电力电子发电设备本体的设置出发，重点提炼出几个影响外在特性的参数，结合此参数获取故障工况下的外在特征，并进一步明确对于不同类型继电保护的影响，对于受到影响的继电保护元件需取消配置，从而为此类系统的继电保护配置提供了一种较为通用高效的选择方法。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的实施例。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明提供一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，包括如下步骤：
步骤一，根据电力电子发电设备的控制策略参考基准量，可确定在各类控制过程中电力电子发电设备的等效各序电源外特性；
步骤二，根据电力电子发电设备的变压器结构形式，可确定电力电子发电设备是否具备零序分量通路；
步骤三，以电力电子设备各序电源特征以及零序分量流通情况为基础，按照设定的策略明确对于交流继电保护元件的影响，并取消受影响的保护功能配置。
在图2的实施例中，图(a)为含电力电子发电设备系统。图(b)为输电线路上发生故障后的正序网络，其中“S1_正序”为故障点经过对称分解后的形成的正序源；图(c)为输电线路上发生故障后的负序网络，其中“S1_负序”为故障点经过对称分解后的形成的负序源。
依据电力电子发电设备的参考基准量，有如下判别结果：
1)以正序分量作为参考基准量，电力电子发电设备会呈现出正序电源特征，不会呈现出负序电源特征，即正序网络中存在“S2_正序”，负序网络中不存在“S2_负序”；
2)以全电流量作为参考基准量，电力电子设备会同时呈现正序、负序电源特征，即正序网络中存在“S2_正序”，负序网络中存在“S2_负序”。
图(d)为电力电子发电设备变压器YN△接线形式的系统，图(e)为此系统中输电线路上发生接地故障后的零序网络，从该网络中可以看出，对于YN△接线形式的变压器，其具备零序分量的流通回路。
对于不同的系统中继电保护的配置可以按如下的策略设定：
1)如果电力电子发电设备在系统故障期间会呈现正序电源特征，即存在“S2_正序”电源，将对于变化量方向保护造成影响，此系统中不配置变化量方向元件；
2)如果电力电子发电设备在系统故障期间会呈现为负序电源特征，即存在“S2_负序”电源，将对于负序方向保护造成影响，此系统中不配置负序方向元件；
3)如果电力电子发电设备配置的变压器能够提供零序分量通路，即变压器接线方式为YN△接线形式，此系统中可配置零序方向元件；如果不能提供，则不配置零序方向元件。
本发明从电力电子发电设备的控制策略和结构出发，通过控制策略的参考基准量以及变压器的接线方式，明确电力电子发电设备呈现的外在序分量电源特性以及零序分量流通情况，继而可以按照设定的策略明确相关继电保护元件的配置可行性，该技术方案不依赖于具体的控制策略实现方式，对于各种类型的电力电子发电设备均能够使用，具有较好的通用性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，根据电力电子发电设备的控制策略参考基准量，确定在各类控制过程中电力电子发电设备的等效各序电源外特性；
步骤二，根据电力电子发电设备的变压器结构形式，确定电力电子发电设备是否具备零序分量通路；
步骤三，以电力电子设备各序电源特征以及零序分量流通情况为基础，按照设定的策略明确对于交流继电保护元件的影响，并取消受影响的保护功能配置；
所述步骤三中，设定的策略包含：
a，如果电力电子发电设备在系统故障期间呈现正序电源特征，将对于变化量方向保护造成影响，此系统中不配置变化量方向元件；
b，如果电力电子发电设备在系统故障期间呈现为负序电源特征，将对于负序方向保护造成影响，此系统中不配置负序方向元件；
c，如果电力电子发电设备配置的变压器能够提供零序分量通路，则此系统中允许配置零序方向元件；如果不能提供，则不配置零序方向元件。
2.如权利要求1所述的含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，其特征在于：所述步骤一中，包含以正序分量或者全电流量作为参考基准量，其中，以正序分量作为参考基准量，电力电子发电设备呈现出正序电源特征，不会呈现出负序电源特征；以全电流量作为参考基准量，电力电子设备同时呈现正序、负序电源特征。
3.如权利要求1所述的含电力电子发电设备的交流系统继电保护配置方法，其特征在于：所述步骤二中，电力电子发电设备的变压器若采用YN△接线形式，则认为其具备零序分量的流通回路。
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