CN115085184A - 一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法 - Google Patents

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李探
马太虎
洪波
胡秋玲
王宇丁
邵珠柯
刘官
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Abstract

本发明实施例涉及一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，包括步骤：S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1；S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；S3、闭锁该装置；S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后计算本次有效吸收能量值Ln′；S5、判断该有效吸收能量值Ln′是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4。本发明实施例的技术方案，通过控制开关的分、合，实现避雷器受控元件投切，在保证设备安全的前提下最大利用率地抑制系统暂态过电压，提高系统的抗扰动能力，保证电网的安全稳定运行。

Description

一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法
技术领域
本发明实施例涉及电力系统故障保护技术领域，尤其涉及一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法。
背景技术
特高压直流的快速发展有效弥补了负荷中心的电力缺口并减少了煤炭消耗，在促进负荷中心的经济发展和环境保护方面发挥了重要作用。但是，由于送端电网相对比较薄弱，常规电源装机较少，风机耐压能力较低。在直流发生受端换相失败扰动时，整流站触发角增大，送端换流站母线电压降低，导致送端近区风电机组进入低压穿越状态；而在换相失败恢复期间，整流站触发角减小，换流站大量盈余的无功将引起风电机组等周边电网设备感受到不同程度的过电压，导致风电机组脱网。当部分风电机组因高电压脱网后，导致线路潮流变轻、容性无功补偿过剩，将进一步拉高周边电压，继而引发风电机组的连锁脱网。这些过电压问题严重限制着特高压直流输电系统的稳定运行。
以扎鲁特-青州特高直流输电工程为例，其输送容量为10000MW，直流额定电流6250A，于2017年双极投产，是东北地区重要的能源外送通道，可以有效解决东北地区窝电问题，促进东北地区风电消纳，降低弃风率。如果直流系统受端发生换相失败或直流故障闭锁，会引起送端扎鲁特换流站交流母线暂态过电压，受扎鲁扎换流站近区网架系统限制，为使换流站交流母线过电压不超过1.3p.u.，需要将扎鲁特-青州直流系统的输送功率限制在6800MW以下，不利于发挥大直流能源通道的作用。
大功率方式下发生双极直流故障(双极换相失败、双极闭锁、双极线路重启动)，直流功率中断期间交流系统和交流滤波器发出大量过剩无功，在扎鲁特换流站造成超过系统控制水平(1.3p.u.)的暂态过电压，是约束直流功率的主要问题。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，提高了设备利用率，有效解决了系统过电压问题，进一步提高系统的故障穿越能力，提升电网系统安全稳定性能。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，所述可控自恢复消能装置包括N个并联连接的避雷器固定元件、N个并联连接的避雷器受控元件、触发开关和旁路开关，其中N为自然数；所述触发开关和旁路开关均并联于避雷器受控元件，并依据投入指令关断或接通，以将避雷器受控元件投入或退出；该方法包括步骤：
S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1；
S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；
S3、闭锁该装置；
S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后获取本次投入注入的能量值Ln和时刻tn，并根据该能量值Ln和时刻tn以及前一次投入注入的能量值Ln-1和时刻tn-1计算本次有效吸收能量值Ln'；
S5、判断该有效吸收能量值Ln'是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；
其中，n为从第二次投入起的投入次数，n≥2。
进一步的，所述步骤S3还包括：
装置闭锁后冷却至第一规定时间T，返回步骤S1。
进一步的，所述第一次投入基于以下步骤进行：
检测是否允许投入有效，若有效，则进行第一次投入。
进一步的，根据以下公式计算本次有效吸收能量值Ln'：
Ln'＝Ln-1-K·Δt+Ln
其中，K为避雷器单位时间恢复的能量吸收能力，Δt为相邻两次能量冲击时刻的间隔时间。
进一步的，所述步骤S4中，若不进行下一次投入，则等待避雷器自然散热。
进一步的，还包括：
若Q1≤L1≤Q2，则T＝T1；
若L1≥Q2，则T＝T2；
其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1。
进一步的，还包括：
若Q1≤Ln'≤Q2，则T＝T1；
若Ln'≥Q2，则T＝T2；
其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1。
进一步的，所述第一能量阈值和第二能量阈值满足：
Q2＝Q1·120％。
综上所述，本发明实施例提供了一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，包括步骤：S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1；S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；S3、闭锁该装置；S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后获取本次投入注入的能量值Ln和时刻tn，并根据该能量值Ln和时刻tn以及前一次投入注入的能量值Ln-1和时刻tn-1计算本次有效吸收能量值Ln'；S5、判断该有效吸收能量值Ln'是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4。本发明实施例的技术方案，通过控制开关的分、合，实现避雷器受控元件投切，在保证设备安全的前提下最大利用率地抑制系统暂态过电压，提高系统的抗扰动能力，保证电网的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可控自恢复消能装置的原理示意图；
图2是本发明实施例可控自恢复消能装置的能量越限保护方法的流程图。
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。
下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。本发明的实施例，提供了一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法。图1中示出了可控自恢复消能装置的原理示意图，如图1所示，可控自恢复消能装置包括N个并联连接的避雷器固定元件、N个并联连接的避雷器受控元件、触发开关和旁路开关，其中N为自然数；所述触发开关和旁路开关均并联于避雷器受控元件，并依据投入指令关断或接通，以将避雷器受控元件投入或退出。当接收到直流控制系统下发的投入指令后，通过控制触发开关和旁路开关的分合，实现避雷器受控元件的投切功能。
图2中示出了本发明实施例可控自恢复消能装置的能量越限保护方法的流程图，该方法包括如下步骤：
S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1。所述第一次投入基于以下步骤进行：检测是否允许投入有效，若有效，则进行第一次投入。可控自恢复消能装置控制系统上电后，通过自检避雷器初始状态，检测允许投入是否有效，如果无效则不执行任何投入逻辑；如果有效，则进行第一次投入。
S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4。
S3、闭锁该装置。在装置闭锁后，冷却至第一规定时间T，恢复装置的正常使用，返回步骤S1。
S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后获取本次投入注入的能量值Ln和时刻tn，并根据该能量值Ln和时刻tn以及前一次投入注入的能量值Ln-1和时刻tn-1计算本次有效吸收能量值Ln'。其中，n为从第二次投入起的投入次数，n≥2。根据以下公式计算本次有效吸收能量值Ln'：
Ln'＝Ln-1-K·Δt+Ln
其中，K为避雷器单位时间恢复的能量吸收能力，Δt为相邻两次能量冲击时刻的间隔时间。
若不进行下一次投入，则等待避雷器自然散热。之后可返回该步骤再次进行判断。
S5、判断该有效吸收能量值Ln'是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4。
第一规定时间T可以根据以下情况进行设置：若Q1≤L1≤Q2，则T＝T1；若L1≥Q2，则T＝T2；其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1。以及，若Q1≤Ln'≤Q2，则T＝T1；若Ln'≥Q2，则T＝T2；其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1。所述第一能量阈值和第二能量阈值例如满足：Q2＝Q1·120％。本发明实施例中，步骤S2中，假定吸收能量L1，并判断L1是否大于等于200MJ(装置额定吸收能量200MJ)，如果大于额定吸收能量则直接进行闭锁，若避雷器吸收能量大于等于200MJ且小于240MJ(含20％热备用能量)，则装置不可用时间依据避雷器散热曲线确定为7.5h；若避雷器吸收能量大于等于240MJ，则装置不可用时间依据避雷器散热曲线确定为10h。同样的，若200MJ≤Ln'<240MJ，则装置不可用时间T＝T1，T1依据避雷器散热曲线确定为7.5h；若Ln'≥240MJ，则装置不可用时间T＝T2，T2依据避雷器散热曲线确定为10h。
综上所述，本发明实施例涉及一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，包括步骤：S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1；S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；S3、闭锁该装置；S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后获取本次投入注入的能量值Ln和时刻tn，并根据该能量值Ln和时刻tn以及前一次投入注入的能量值Ln-1和时刻tn-1计算本次有效吸收能量值Ln'；S5、判断该有效吸收能量值Ln'是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4。本发明实施例的技术方案，通过控制开关的分、合，实现避雷器受控元件投切，在保证设备安全的前提下最大利用率地抑制系统暂态过电压，提高系统的抗扰动能力，保证电网的安全稳定运行。
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 (8)

1.一种可控自恢复消能装置的能量越限保护方法，其特征在于，所述可控自恢复消能装置包括N个并联连接的避雷器固定元件、N个并联连接的避雷器受控元件、触发开关和旁路开关，其中N为自然数；所述触发开关和旁路开关均并联于避雷器受控元件，并依据投入指令关断或接通，以将避雷器受控元件投入或退出；该方法包括步骤：
S1、在第一次投入完成后，获取本次投入注入的能量值L1和时刻t1；
S2、判断该能量值L1是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；
S3、闭锁该装置；
S4、若进行下一次投入，则在该次投入完成后获取本次投入注入的能量值Ln和时刻tn，并根据该能量值Ln和时刻tn以及前一次投入注入的能量值Ln-1和时刻tn-1计算本次有效吸收能量值Ln′；
S5、判断该有效吸收能量值Ln'是否超过第一能量阈值Q1，若超过，则执行步骤S3；若未超过，则执行步骤S4；
其中，n为从第二次投入起的投入次数，n≥2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
装置闭锁后冷却至第一规定时间T，返回步骤S1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次投入基于以下步骤进行：
检测是否允许投入有效，若有效，则进行第一次投入。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算本次有效吸收能量值Ln'：
Ln'＝Ln-1-K·Δt+Ln
其中，K为避雷器单位时间恢复的能量吸收能力，Δt为相邻两次能量冲击时刻的间隔时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，若不进行下一次投入，则等待避雷器自然散热。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若Q1≤L1≤Q2，则T＝T1；
若L1≥Q2，则T＝T2；
其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若Q1≤Ln'≤Q2，则T＝T1；
若Ln'≥Q2，则T＝T2；
其中，Q2为第二能量阈值，Q2>Q1，T2>T1
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一能量阈值和第二能量阈值满足：
Q2＝Q1·120％。
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WO2024077658A1 (zh) * 2022-10-14 2024-04-18 许继集团有限公司 一种消能装置及其投入控制方法

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