CN112134450B - 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置 - Google Patents

直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112134450B
CN112134450B CN202010859022.9A CN202010859022A CN112134450B CN 112134450 B CN112134450 B CN 112134450B CN 202010859022 A CN202010859022 A CN 202010859022A CN 112134450 B CN112134450 B CN 112134450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
energy consumption
voltage
protection
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010859022.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112134450A (zh
Inventor
付艳
戴国安
倪传坤
孙巍峰
周晓风
崔晨
李传西
李星奎
康建爽
李卓凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Xuji Group Co Ltd, XJ Electric Co Ltd, Xuchang XJ Software Technology Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202010859022.9A priority Critical patent/CN112134450B/zh
Publication of CN112134450A publication Critical patent/CN112134450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112134450B publication Critical patent/CN112134450B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种海上风电柔性直流送出工程中直流耗能装置和直流保护的配合方法，首先确定了包含直流耗能装置的海上风电柔性直流送出工程的直流保护分区，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域，又重点研究了直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护、直流低电压保护的配合策略，直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合策略。通过设置门槛值减少直流耗能电阻的投退频率，大大降低了直流耗能电阻的投退对系统的冲击，有效防止因电网侧故障导致的换流站闭锁，风机脱网，电网停电的损失，进而提高了海上风电柔性直流送出工程的可靠性。

Description

直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置
技术领域
本发明涉及柔性直流输电保护领域，尤其涉及一种海上风电柔性直流送出工程直流耗能装置与直流保护的配合方法。
背景技术
当今化石能源的不确定性枯竭，环境问题的日益严峻，未来可再生清洁能源并网比例必然大幅提升。风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具开发潜力的发电方式之一，海上风电经过若干年的发展也已经成为可再生能源的重要组成部分。根据统计数据，海上风电占比在过去十年间从不足2％增长到接近20％。
基于电压源换流器的柔性直流输电技术，具有控制灵活，不需要电网提供换相电压，可以为风电机组提供同步交流电源支撑等优势，是一种极为适合海上风电并网的输电技术。采用柔直技术能够节省海上平台空间，减弱风电波动性，使远离海岸的区域建设风电场成为可能，另外该技术也具备更大规模风场的接入能力。
基于远海风电场经模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)联网的技术优势，自德国BorWin2工程后的大多数海上风电直流送出工程都采用MMC拓扑。我国在柔性直流工程建设、运行方面已有一定经验，但尚无海上建设工程。大规模海上风电会对系统的稳定性带来诸多挑战，尤其是在故障工况下如何确保风电场及主电网的稳定性，提高风电场经MMC-HVDC联网系统的故障穿越能力，如何配置系统的保护，并对保护进行合理分区，各区域保护的合理配置及动作时限配合等问题都是目前亟待解决的技术问题和主要研究方向。
发明内容
基于上述背景形势，本发明的目的是为提高风电场经MMC-HVDC联网系统的故障穿越能力，对海上风电柔性直流送出工程保护进行合理分区，并对各区域保护进行合理配置和配合，尤其是在故障工况下为确保风电场及主电网的稳定运行提供可行的技术方案。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种直流耗能装置和直流保护的配合方法，包括：
将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
执行所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
执行所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
执行所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合。
进一步的，所述直流耗能装置包括集中式直流耗能电阻和耗能阀阀塔。
进一步的，所述直流耗能装置包括两种工作模式，分压模式和耗能模式。
进一步的，所述分压模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管关断，所述子模块为投入状态，并承担全部直流电压。
进一步的，所述耗能模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管开通，所述子模块为切除状态，所述直流耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压。
进一步的，所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合具体为，当直流电压在4ms内持续大于直流耗能电阻投入的电压阈值Udcmax时，所述直流耗能装置由所述分压模式转入所述耗能模式，所述直流耗能电阻投入。
进一步的，所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合具体为，当直流电压在6ms内持续小于直流耗能电阻退出的电压阈值Udcmin时，所述直流耗能装置由所述耗能模式转入所述分压模式，所述直流耗能电阻退出。
进一步的，所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合具体为，
当所述直流耗能电阻退出时，所述直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp|/2；
|Idln–Idn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln|/2；
当直流耗能电阻投入时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp–Idcp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp+Idcp|/3；
|Idln–Idn–Idcn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln+Idcn|/3；
上述各式中，Idlp、Idln分别为直流线路正、负极电流；Idp、Idn分别为直流正、负极换流器出口电流；Idcp、Idcn分别为与直流正、负极线连接侧流入、流出直流耗能电阻的电流；Isc_set为差动保护启动定值；k_set为差动保护制动系数。
根据本发明的另一个方面，提供了一种直流耗能装置与直流保护配合的装置，包括：
区域划分模块，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
第一执行模块，执行所述直流耗能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
第二执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
第三执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合。
进一步的，所述直流耗能装置包括集中式直流耗能电阻和耗能阀阀塔。
进一步的，所述直流耗能装置包括两种工作模式，分压模式和耗能模式。
进一步的，所述分压模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管关断，所述子模块为投入状态，并承担全部直流电压。
进一步的，所述耗能模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管开通，所述子模块为切除状态，所述直流耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压。
进一步的，所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合具体为，当直流电压在4ms内持续大于直流耗能电阻投入的电压阈值Udcmax时，所述直流耗能装置由所述分压模式转入所述耗能模式，所述直流耗能电阻投入。
进一步的，所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合具体为，当直流电压在6ms内持续小于直流耗能电阻退出的电压阈值Udcmin时，所述直流耗能装置由所述耗能模式转入所述分压模式，所述直流耗能电阻退出。
进一步的，所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合具体为，
当所述直流耗能电阻退出时，所述直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp|/2；
|Idln–Idn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln|/2；
当直流耗能电阻投入时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp–Idcp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp+Idcp|/3；
|Idln–Idn–Idcn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln+Idcn|/3；
上述各式中，Idlp、Idln分别为直流线路正、负极电流；Idp、Idn分别为直流正、负极换流器出口电流；Idcp、Idcn分别为与直流正、负极线连接侧流入、流出直流耗能电阻的电流；Isc_set为差动保护启动定值；k_set为差动保护制动系数。
综上所述，本发明提供了一种海上风电柔性直流送出工程中直流耗能装置和直流保护的配合方法以及配合装置，首先确定了包含直流耗能装置的海上风电柔性直流送出工程的直流保护分区，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域，又重点研究了直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护、直流低电压保护的配合策略，直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合策略。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：能实现在受端陆上换流站发生电网侧交流故障时，直流耗能电阻及时投入抑制直流过电压，故障消失后系统能够快速恢复到故障前状态，实现电网侧交流故障穿越。通过设置门槛值减少直流耗能电阻的投退频率，大大降低了直流耗能电阻的投退对系统的冲击，有效防止因电网侧故障导致的换流站闭锁，风机脱网，电网停电的损失，进而提高了海上风电柔性直流送出工程的可靠性。
附图说明
图1是直流耗能装置拓扑结构简化示意图；
图2是海上风电直流送出保护分区示意图；
图3是直流耗能电阻投退策略实现示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供了一种海上风电柔性直流送出工程中直流耗能装置和直流保护的配合方法，采用的基本思路是：首先确定了包含直流耗能装置的海上风电柔性直流送出工程的直流保护分区，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域，又重点研究了直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护、直流低电压保护的配合策略，直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合策略。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明，根据本发明的一个实施例，提供了一种海上风电柔性直流送出工程中直流耗能装置和直流保护的配合方法，包括：
将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合。
图1示出直流耗能装置拓扑结构简化示意图，该直流耗能装置主要包含集中式耗能电阻和耗能阀阀塔，共有两种工作模式，分压模式和耗能模式。
其中，在分压模式下，给耗能阀阀塔所有子模块的开关管VT加关断信号，子模块为投入状态，子模块电容器被接入主电路，子模块输出电压为电容器电压，由子模块承担所有直流线路电压，耗能电阻两端电压近似为零，流经的电流近似为零。当海上风电直流送出系统正常运行时，直流耗能装置处于分压模式，此时装置不需要进行盈余功率泻放，由直流耗能装置的子模块承担全部直流电压。
在耗能模式下，给耗能阀阀塔所有子模块的开关管VT加开通信号，子模块全部被切除，耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压，盈余功率可以通过耗能电阻消耗掉。因此，只需要通过控制耗能阀阀塔所有子模块的开关管VT的开通和关断信号，就可以决定直流耗能装置的工作模式。
以下对于海上风电直流送出保护分区结合图2做出进一步说明，根据图2所示，将海上换流站和陆上换流站均分为以下5个保护区域：换流变压器保护区、阀侧交流连接线保护区、换流器保护区、直流极保护区、直流线路保护区，陆上换流站的直流耗能装置(DCChopper)保护属于直流极保护区。
由于直流耗能装置在陆上换流站极保护区范围内，且直流耗能装置的投入和退出都将对原直流极保护区的保护功能产生一定的影响，所以没有给直流耗能装置划分独立的保护区，而是将直流耗能装置的保护归于陆上换流站直流极保护区。
直流过电压保护不仅需要考虑与一次设备的耐受能力配合，还需要考虑与直流耗能电阻投退电压值的配合技术。当陆上换流站交流侧发生故障时，交流电网电压跌落，降低了陆上换流站的电力传输能力，导致有功功率无法送出或者只能部分送出到陆上交流电网，而此时风电场自身降低功率的速度太慢，仍然继续向直流系统输送功率，会造成海上风电送出的功率盈余，盈余有功功率使直流输电线路的电压升高，危害柔性直流换流阀等设备的安全。因此，需要在直流电压达到直流过电压保护定值之前及时投入直流耗能电阻，通过耗能电阻泻放盈余功率，来降低直流电压值，实现交流故障穿越。同时，直流耗能电阻的退出电压值也需要与直流过电压保护定值配合，故障期间，直流耗能装置需要把直流电压稳定在一定的电压范围内，当直流耗能电阻退出时，也不会导致直流电压迅速上升使直流过电压保护动作，造成整个系统的停运。
直流低电压保护不仅需要考虑与一次设备耐受能力的配合，当直流耗能电阻投入以后，势必会造成直流电压的下降，直流耗能装置需要在直流电压达到直流低电压保护定值之前就退出耗能模式。
故障期间盈余的风电功率给换流器电容充电使直流电压升高，当直流电压升高至Udcmax时投入耗能电阻，电容器放电使直流电压下降，当直流电压下降到Udcmin时切除耗能电阻，如此周期性地对耗能电阻进行投切控制直至故障清除。其中，Udcmax为直流耗能电阻投入的电压阈值，Udcmin为直流耗能电阻退出的电压阈值。
而且
Figure BDA0002647374410000071
的值越大，耗能电阻投切频率越低，同时参考交流系统故障一般在几百毫秒内便能切除故障线路，结合直流过电压保护II段动作电压取1.15pu，动作延时8s；III段动作电压取1.25pu，动作延时20ms，Udcmax可在1.15pu-1.25pu之间取值即可满足陆上交流电网故障穿越条件，根据某些实施例，可以选取Udcmax＝1.2pu。因直流耗能电阻只需要消耗盈余功率来降低直流电压防止直流过电压保护动作，故直流耗能电阻不需要将直流电压降低至1pu以下，根据某些实施例，可以选取Udcmin＝1.05pu。其中，直流电压额定值记为1pu，即可以选取Udcmax＝1.2*直流电压额定值，Udcmin＝1.05*直流电压额定值。
如果以直流电压瞬时值的比较结果直接作为耗能电阻投入退出的判断依据，则由于故障期间直流电压在动作阈值上下波动，将造成耗能电阻的频繁投切，而且耗能电阻的投切会直接给直流侧带来较大的功率冲击，故可增加动作延时时间，根据某些实施例，过电压保护的延时可以取值为4ms，低电压保护的延时可以取值为6ms，本领域技术人员也可以根据其他因素对延时时间进行取值，也可设置导通持续时间Ts以利于系统稳定运行。
根据上文的分析和大量仿真试验结果修正，设计直流耗能装置的投退策略，下面结合附图3进行进一步说明。
根据某些实施例，当直流电压Udc在4ms内持续大于Udcmax(即1.2pu)时，给耗能阀子模块发送ENP信号解锁开关管VT，直流耗能装置由分压模式转入耗能模式，直流耗能电阻投入。当直流电压Udc在6ms内持续小于Udcmin(即1.05pu)时，给耗能阀子模块发送DP信号闭锁开关管VT，直流耗能装置由耗能模式转入分压模式，直流耗能电阻退出。
直流极母线差动保护采用分段比率制动可以实现区内故障保护灵敏度高，区外故障可靠不误动。直流耗能装置有分压模式和耗能模式两种运行状态。在分压模式下，直流耗能电阻退出，由分压模块承担所有直流线路电压，耗能电阻两端电压近似为零，流经的电流也近似为零。在耗能模式下，直流耗能电阻投入，分压模块全部被切除，耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压，流经直流耗能装置的电流也由零迅速增加为泻放电流。此时为系统的正常工作状态，需改变原直流极母线差动保护的保护策略防止保护误动造成系统的停运。
直流极母线差动保护主要是防止直流母线、限流电抗器、直流耗能装置等设备发生接地故障对直流设备和系统稳定造成的影响。保护功能检测直流正、负极电流和流入、流出直流耗能装置的电流，如果电流的差值超过定值，经过设定的时间延时后，则表明发生了故障，保护动作。
当直流耗能电阻退出时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp|/2；
|Idln–Idn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln|/2；
当直流耗能电阻投入时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp–Idcp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idp+Idlp+Idcp|/3；
|Idln–Idn–Idcn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires＝|Idn+Idln+Idcn|/3；
上述各式中，Idlp、Idln分别为直流线路正、负极电流；Idp、Idn分别为直流正、负极换流器出口电流；Idcp、Idcn分别为与直流正、负极线连接侧流入、流出直流耗能电阻的电流；Isc_set为差动保护启动定值，取值一般小于等于0.1pu；k_set为差动保护制动系数，取值一般介于0.1-0.5之间。
直流极母线差动保护采用分段比率制动可以实现区内故障保护灵敏度高，区外故障可靠不误动。直流耗能装置有分压模式和耗能模式两种运行状态。在分压模式下，由分压模块承担所有直流线路电压，耗能电阻两端电压近似为零，流经的电流也近似为零。在耗能模式下，分压模块全部被切除，耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压，流经直流耗能装置的电流也由零迅速增加为泻放电流。此时为系统的正常工作状态，需改变原直流极母线差动保护的保护策略防止保护误动造成系统的停运。
本发明的另一个实施例提供了一种直流耗能装置与直流保护配合的装置，包括：
区域划分模块，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
第一执行模块，执行所述直流耗能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
第二执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
第三执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合。
该装置中各个模块执行保护配合操作的具体方式与上文第一个实施例中所述的配合方法相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明涉及提供了一种海上风电柔性直流送出工程中直流耗能装置和直流保护的配合方法以及配合装置，采用的基本思路是：首先确定了包含直流耗能装置的海上风电柔性直流送出工程的直流保护分区，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域，又重点研究了直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护、直流低电压保护的配合策略，直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合策略，使得直流耗能装置中的直流耗能电阻的投退与直流过电压保护、直流低电压保护和直流极母线差动保护等多种保护相互配合，能实现在受端陆上换流站发生电网侧交流故障时，直流耗能电阻及时投入抑制直流过电压，故障消失后系统能够快速恢复到故障前状态，实现电网侧交流故障穿越。通过设置门槛值减少直流耗能电阻的投退频率，大大降低了直流耗能电阻的投退对系统的冲击，有效防止因电网侧故障导致的换流站闭锁，风机脱网，电网停电的损失，进而提高了海上风电柔性直流送出工程的可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (14)

1.一种直流耗能装置与直流保护的配合方法，其特征在于，包括：
将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
执行所述直流耗能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
执行所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
执行所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合，包括：
当所述直流耗能电阻退出时，所述直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idp+Idlp|/2；
|Idln–Idn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idn+Idln|/2；
当直流耗能电阻投入时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp–Idcp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idp+Idlp+Idcp|/3；
|Idln–Idn–Idcn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idn+Idln+Idcn|/3；
上述各式中，Idlp、Idln分别为直流线路正、负极电流；Idp、Idn分别为直流正、负极换流器出口电流；Idcp、Idcn分别为与直流正、负极线连接侧流入、流出直流耗能电阻的电流；Isc_set为差动保护启动定值；k_set为差动保护制动系数。
2.根据权利要求1所述的配合方法，其特征在于，所述直流耗能装置包括集中式直流耗能电阻和耗能阀阀塔。
3.根据权利要求2所述的配合方法，其特征在于，所述直流耗能装置包括两种工作模式，分压模式和耗能模式。
4.根据权利要求3所述的配合方法，其特征在于，所述分压模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管关断，所述子模块为投入状态，并承担全部直流电压。
5.根据权利要求3所述的配合方法，其特征在于，所述耗能模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管开通，所述子模块为切除状态，所述直流耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压。
6.根据权利要求3所述的配合方法，其特征在于，所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合具体为，当直流电压在4ms内持续大于直流耗能电阻投入的电压阈值时，所述直流耗能装置由所述分压模式转入所述耗能模式，所述直流耗能电阻投入。
7.根据权利要求3所述的配合方法，其特征在于，所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合具体为，当直流电压在6ms内持续小于直流耗能电阻退出的电压阈值时，所述直流耗能装置由所述耗能模式转入所述分压模式，所述直流耗能电阻退出。
8.一种直流耗能装置与直流保护的配合装置，其特征在于，包括：
区域划分模块，将陆上换流站的直流耗能装置保护划为直流极保护区域；
第一执行模块，执行所述直流耗能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合；
第二执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合；
第三执行模块，执行所述直流耗能电阻的投退与直流极母线差动保护配合，包括：
当所述直流耗能电阻退出时，所述直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idp+Idlp|/2；
|Idln–Idn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idn+Idln|/2；
当直流耗能电阻投入时，直流极母线差动保护判据如下：
|Idlp–Idp–Idcp|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idp+Idlp+Idcp|/3；
|Idln–Idn–Idcn|>Max(Isc_set,k_set*Ires)，其中制动电流Ires= |Idn+Idln+Idcn|/3；
上述各式中，Idlp、Idln分别为直流线路正、负极电流；Idp、Idn分别为直流正、负极换流器出口电流；Idcp、Idcn分别为与直流正、负极线连接侧流入、流出直流耗能电阻的电流；Isc_set为差动保护启动定值；k_set为差动保护制动系数。
9.根据权利要求8所述的配合装置，其特征在于，所述直流耗能装置包括集中式直流耗能电阻和耗能阀阀塔。
10.根据权利要求9所述的配合装置，其特征在于，所述直流耗能装置包括两种工作模式，分压模式和耗能模式。
11.根据权利要求10所述的配合装置，其特征在于，所述分压模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管关断，所述子模块为投入状态，并承担全部直流电压。
12.根据权利要求10所述的配合装置，其特征在于，所述耗能模式中，所述耗能阀阀塔的所有子模块中的开关管开通，所述子模块为切除状态，所述直流耗能电阻两端电压为当前时刻的直流线路电压。
13.根据权利要求10所述的配合装置，其特征在于，所述直流换能装置中直流耗能电阻的投退电压值与直流过电压保护的配合具体为，当直流电压在4ms内持续大于直流耗能电阻投入的电压阈值时，所述直流耗能装置由所述分压模式转入所述耗能模式，所述直流耗能电阻投入。
14.根据权利要求10所述的配合装置，其特征在于，所述直流耗能电阻的投退电压值与直流低电压保护的配合具体为，当直流电压在6ms内持续小于直流耗能电阻退出的电压阈值时，所述直流耗能装置由所述耗能模式转入所述分压模式，所述直流耗能电阻退出。
CN202010859022.9A 2020-08-24 2020-08-24 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置 Active CN112134450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859022.9A CN112134450B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859022.9A CN112134450B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112134450A CN112134450A (zh) 2020-12-25
CN112134450B true CN112134450B (zh) 2022-01-07

Family

ID=73847429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010859022.9A Active CN112134450B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112134450B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115189387B (zh) * 2021-09-10 2024-08-20 华北电力大学 海上风电vsc-hvdc系统直流耗能装置及控制方法
CN113839409B (zh) * 2021-10-20 2024-05-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种模块式分布电阻耗能装置及其控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074884A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Yaskawa Electric Corp コンバータ装置（低電圧検出方法）
CN107181274B (zh) * 2017-05-24 2020-12-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种新能源接入柔性直流电网的方法
CN108767890A (zh) * 2018-08-15 2018-11-06 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 具有耗能直流斩波器的海上风电柔性直流输电系统及其故障穿越方法
CN110361623B (zh) * 2019-07-16 2021-07-23 北京四方继保自动化股份有限公司 一种多端直流系统单点接地故障定位的小电阻投切方法
CN110932304B (zh) * 2019-11-08 2021-10-01 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种直流耗能装置控制系统及控制方法
CN210724198U (zh) * 2019-11-14 2020-06-09 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 柔性直流换流站直流极区保护系统
CN111404189B (zh) * 2020-04-17 2021-11-02 南方电网科学研究院有限责任公司 柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN112134450A (zh) 2020-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108539796B (zh) 一种风电双极柔直电网的故障穿越及能量耗散控制方法
CN112736977B (zh) 多端海上风电柔性直流与储能协同并网系统及其控制方法
CN109830978B (zh) 一种具备故障自动穿越能力的风电柔直系统的控制方法
WO2022142812A1 (zh) 多端海上风电柔性直流与储能协同并网系统及其控制方法
CN102412594B (zh) 微网系统的控制方法
CN214674375U (zh) 多端海上风电柔性直流与储能协同并网系统
CN111521908B (zh) 一种应用于四端风电直流电网的交流故障定位方法
CN112134450B (zh) 直流耗能装置与直流保护的配合方法及配合装置
CN113452011B (zh) 一种双联接变压器海上风电直流送出系统及控制方法
CN110912242A (zh) 含混合储能直流微电网的大扰动暂态稳定协调控制方法
Xu et al. Modular multilevel converter with embedded energy storage for bidirectional fault isolation
CN115764929B (zh) 一种100％新能源送端电网的后备电压频率支撑方法
WO2019096048A1 (zh) 一种换流器耗能装置控制方法及系统
CN111600334A (zh) 一种四端风电直流电网的交流故障诊断与穿越控制方法
CN112366745A (zh) 一种集中式模块化DC Chopper拓扑及控制方法
CN106711925B (zh) 风电场单回送出线自适应三相重合闸及其方法
CN117543690A (zh) 基于能量协控的全直流风电并网系统及交流故障穿越方法
CN210927126U (zh) 一种智慧能源站用交直流微电网系统
CN109617098B (zh) 一种适宜于微电网群的内部三相不平衡扰动抑制方法
Yu et al. Multi-terminal energy router and its distributed control strategy in micro-grid community applications
Dai et al. DC line protection for flexible MVDC distribution grid with renewable energy resources
CN109494692B (zh) 一种获取柔直电网直流双极线路故障措施量的方法及系统
Javed et al. Protection Scheme Design for Star Connected PMSG Based Wind Farm against Line Faults
CN104617598A (zh) 一种基于动态直流泄能电阻的风电场低电压穿越方法
CN112994065A (zh) 基于光伏电站调相运行的抑制直流输电系统连续换相失败的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant