电力系统中次同步和超同步振荡的保护方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种电力系统中次同步和超同步振荡的 保护方法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，新能源发电技术，如风电、光伏的快速持续发展，为人类提供了清洁、可持 续的电能，同时，各种电力电子设备或装置，如静止同步补偿器(STATC0M)、柔性直流输电换 流器也得到了广泛的应用。然而，在特定的控制模式或运行方式下，一旦这些新型电力设备 接入电网运行，可能引发危险的次同步和/或超同步振荡，进而在电网及其设备中产生对应 的间谐波分量，危及电网的安全稳定运行和影响供电质量。
[0003] 相关技术中，针对此类由于电力电子控制设备/装置与电网相互作用引发的次同 步和超同步振荡问题，有效的解决方法之一是找到引发振荡的间谐波源，并及时将其从电 网中隔离出来，亦即采用继电保护的方法，检测出对应的次同步和/或超同步"有源"设备， 并将其从电网中脱开或解列。考虑到实际发生次同步和/或超同步振荡时，电网中相关设备 的输出中都或多或少地包含次同步和/或超同步谐波分量，很难定位哪些设备是主动性 (active)的激励源，哪些设备只是被动(passive)的参与者，因此很难做到精确的保护，易 于导致"过切"（即切除被动设备，造成事故扩大)或"欠切"（即未能切除足够多的激励源，从 而不能彻底抑制振荡)现象。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出一种电力系统中次同步和超同步振荡的保护方 法，该方法可以快速切除电网中的次(超)同步激励源，提高电力系统的可靠性。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种电力系统中次同步和超同步振荡的保护系统。
[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电力系统中次同步和超同步振 荡的保护方法，包括以下步骤:检测待测对象的次同步谐波和/或超同步谐波的电压与电 流;根据所述次同步谐波和/或超同步谐波的电压与电流得到次和/或超同步谐波复阻抗； 根据所述次和/或超同步谐波复阻抗判断所述待测对象是否为次同步激励源或超同步激励 源；以及如果所述待测对象为所述次同步激励源或所述超同步激励源，则发送报警信号或 跳闸信号。
[0008] 根据本发明实施例提出的电力系统中次同步和超同步振荡的保护方法，通过次 和/或超同步谐波复阻抗判断待测对象是否为次同步激励源或超同步激励源，如果待测对 象为次同步激励源或超同步激励源，则发送报警信号或跳闸信号，从而快速切除电网中的 次(超）同步激励源，消除次(超）同步振荡对电力系统的不利影响，更好地保证电力系统的 可靠性。
[0009] 另外，根据本发明上述实施例的电力系统中次同步和超同步振荡的保护方法还可 以具有如下附加的技术特征：
[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述次和/或超同步谐波复阻抗判 断所述待测对象是否为次同步激励源或超同步激励源，进一步包括:根据所述次和/或超同 步谐波复阻抗的实部的极性与幅值和所述次和/或超同步谐波复阻抗的虚部的极性与幅值 判断所述待测对象是否为次同步激励源或超同步激励源。
[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述检测待测对象的次同步谐波和/或超 同步谐波的电压与电流之前，还包括:根据预设采样频率采集电力系统中电气信号，以通过 模数转换生成数字信号;对所述数字信号进行滤波处理，以获取所述初始次同步谐波和/或 超同步谐波。
[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述检测待测对象的次同步谐波和/或超 同步谐波的电压与电流之后，还包括:通过DFT或FFT计算进行谐波自适应检测，以获取所述 初始次同步谐波和/或超同步谐波的初始频率;根据所述初始次同步谐波和/或超同步谐波 的初始频率设计滤波器，以通过所述滤波器单独提取各次同步谐波和/或超同步谐波;通过 基于DFT或FFT的相量校正测量算法对所述各次同步谐波和/或超同步谐波进行校正计算， 以得到所述各次同步谐波和/或超同步谐波的频率；以及根据滤波器的增益和相移对校正 计算得到的各次同步谐波和/或超同步谐波相量进行幅值补偿和相位补偿，以获取所述各 次同步谐波和/或超同步谐波的三相相量。
[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述根据所述次同步谐波和/或超同步谐 波的电压与电流得到次和/或超同步谐波复阻抗之后，还包括:根据所述各次同步谐波和/ 或超同步谐波的三项相量选择模式保护判据，以判断所述待测对象是否为次同步激励源或 超同步激励源。
[0014] 本发明另一方面实施例提出了一种电力系统中次同步和超同步振荡的保护系统， 包括:检测模块，用于检测待测对象的次同步谐波和/或超同步谐波的电压与电流;获取模 块，用于根据所述次同步谐波和/或超同步谐波的电压与电流得到次和/或超同步谐波复阻 抗;判断模块，用于根据所述次和/或超同步谐波复阻抗判断所述待测对象是否为次同步激 励源或超同步激励源；以及输出模块，如果所述待测对象为所述次同步激励源或所述超同 步激励源，则用于发送报警信号或跳闸信号。
[0015] 根据本发明实施例提出的电力系统中次同步和超同步振荡的保护系统，通过次 和/或超同步谐波复阻抗判断待测对象是否为次同步激励源或超同步激励源，如果待测对 象为次同步激励源或超同步激励源，则发送报警信号或跳闸信号，从而快速切除电网中的 次(超）同步激励源，消除次(超）同步振荡对电力系统的不利影响，更好地保证电力系统的 可靠性。
[0016] 另外，根据本发明上述实施例的电力系统中次同步和超同步振荡的保护系统还可 以具有如下附加的技术特征：
[0017] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述判断模块进一步用于:根据所述次和/ 或超同步谐波复阻抗的实部的极性与幅值和所述次和/或超同步谐波复阻抗的虚部的极性 与幅值判断所述待测对象是否为次同步激励源或超同步激励源。
[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述保护系统还包括:采集模块，用于根据 预设采样频率采集电力系统中电气信号，以通过模数转换生成数字信号;滤波模块，用于对 所述数字信号进行滤波处理，以获取初始次同步谐波和/或超同步谐波。
[0019] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述保护系统还包括：自适应检测模块，通 过DFT或FFT计算进行谐波自适应检测，以获取所述初始次同步谐波和/或超同步谐波的初 始频率;设计模块，用于根据所述初始次同步谐波和/或超同步谐波的初始频率设计滤波 器，以通过所述滤波器单独提取各次同步谐波和/或超同步谐波;校正模块，用于通过基于 DFT或FFT的相量校正测量算法对所述各次同步谐波和/或超同步谐波进行校正计算，以得 到所述各次同步谐波和/或超同步谐波的频率、幅值和相位；以及补偿模块，用于根据滤波 器的增益和相移对校正计算得到的各次同步谐波和/或超同步谐波相量进行幅值补偿和相 位补偿，以获取所述各次同步谐波和/或超同步谐波的三相相量。
[0020] 进一步地，在本发明的一个实施例中，上述保护系统还包括:选择模块，用于根据 所述各次同步谐波和/或超同步谐波的三项相量选择模式保护判据，以判断所述待测对象 是否为次同步激励源或超同步激励源。
[0021] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0023] 图1为根据本发明实施例的电力系统中次同步和超同步振荡的保护方法的流程 图；
[0024] 图2为根据本发明一个实施例的电力系统中次同步和超同步振荡的保护方法的流 程图；
[0025] 图3为根据本发明实施例的电力系统中次同步和超同步振荡的保护系统的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机 械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元 件内部的连通。