本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法。
背景技术：
直流输电系统是指在电能的送端，通过换流阀等设备将交流电变成直流电进行远距离传送，再在电能的受端通过换流阀等设备将直流电变成交流电的完整系统。直流输电系统正常运行时，送端和受端之间的直流侧只包含直流分量，当直流系统换流阀丢脉冲、误触发或换相失败时，直流侧中会产生50Hz谐波分量。因此，直流输电系统中都设置有50Hz谐波保护，以避免直流换流阀等一次设备造成损毁，保障大电网的安全稳定运行。
常见的50Hz谐波保护方法是：在直流电流中50Hz谐波分量大于一定值的情况下，在0.5s-1.5s延时后控制电流下降至0.3p.u.，电流的下降可减小换流阀等设备所承受的应力，对换流阀等设备起到保护作用，降低电流之后若50Hz谐波分量仍然大于定值，3s左右则将闭锁直流系统。
50Hz谐波保护的降电流段和动作段采用同一个判别式：
Id50Hz>Iset+kset×Id
其中，Id50Hz表示直流50Hz谐波分量，可选择阀厅极线电流或者直流场极线电流50Hz谐波分量；Iset表示门槛定值；kset表示比率系数定值；Id表示直流电流，可选择阀厅极线电流或者直流场极线电流。
在交流系统较弱的情况下，大型变压器空载投入时产生的励磁涌流，可能导致系统某些节点的电压总畸变率达到30％以上，主要为5次以下谐波，其中2次谐波幅值衰减缓慢，时间达数秒。交流系统越弱，投入的变压器容量越大，则励磁涌流产生的电压总畸变率越大。空投变压器在交流系统产生的正序二次谐波分量，通过换流器的变换作用，会在直流侧产生50Hz谐波分量，可能导致直流系统50Hz谐波保护误动作。
50Hz谐波保护无法从原理上区分因变压器励磁涌流产生的50Hz谐波分量和因直流系统换流阀丢脉冲、误触发或换相失败产生的50Hz谐波分量。在某些情况下，如果变压器励磁涌流衰减较慢，可能在0.5s-1.5s后50Hz谐波分量依然满足定值，造成降电流段出口。在目前常见的50Hz谐波保护方法中，无论故障前直流电流是多大，均会被直接降至0.3p.u.，若故障前直流电流较大，降至0.3p.u后，电流发生大幅度变化，可能造成潮流转移至其他支路，对电网安全稳定运行造成威胁，并且安稳需考虑采取切机切负荷的策略进行应对，对直流系统甚至造成整个电网运行稳定性造成威胁。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法，以提高直流输电系统运行的稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法，所述50Hz谐波保护的改进方法包括：
步骤S1：检测直流输电系统的直流侧是否产生50Hz谐波分量，如果是，则进入步骤S2；如果否，则继续检测直至结果为是，进入步骤S2；
步骤S2：判断所检测到的50Hz谐波分量是否满足降电流段的判别式，且所检测到的50Hz谐波分量持续的时间是否满足3s，如果是，则进入步骤S3；如果否，则进入步骤S6；
步骤S3：所述降电流段出口，开出降低直流电流I的命令，且降低的变化量△I小于或者等于0.25p.u.；
步骤S4：判断经所述降电流段后的50Hz谐波分量是否满足动作段的判别式，且所检测到的50Hz谐波分量持续的时间是否满足5s，如果是，则进入步骤S5；如果否，则进入步骤S6；
步骤S5：所述动作段出口，开出闭锁命令，保护动作结束；
步骤S6：复归。
本发明所提供的直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法，在直流侧检测到50Hz谐波分量满足降电流段的判别式后，且检测到到50Hz谐波分量持续高于定值3s后，降电流段开出；降电流段能够将直流电流降低小于或者等于0.25p.u.，在降低电流后，若50Hz谐波分量仍大于定值，且持续的时间大于总延时5s，则动作段开出，闭锁直流输电系统，以避免直流换流阀等一次设备造成损毁，并避免因直流系统长期连续换相失败破坏交流电网的安全稳定运行。若检测到到50Hz谐波分量小于定值，则复位，保护不动作出口。
对直流换流阀等一次设备的耐受能力进行评估，直流额定运行情况下叠加因因变压器励磁涌流产生的50Hz谐波分量，或因直流系统换流阀丢脉冲、误触发或换相失败产生的50Hz谐波分量，运行3s在直流换流阀等一次设备的耐受能力范围之内；当直流系统降电流之后(最大为0.75p.u.)，叠加上50Hz谐波分量持续运行5s，也满足直流换流阀等一次设备的耐受能力要求。因此对降功率段和动作段的延时不会对直流系统一次设备的安全运行构成威胁，本发明提供的50Hz谐波保护的改进方法能够有效地对直流输电系统进行保护。
根据运行经验，将降电流段的时间延长到3s，动作段的时间延长到5s，变压器励磁涌流造成的直流50Hz谐波分量衰减到定值以下的概率更高，可以从时间上躲过励磁涌流造成的50Hz谐波保护误动作，提升保护的可靠性。
更为重要的是，相比于现有技术中将直流电流下降至0.3p.u.，降电流段能够将直流电流降低小于或者等于0.25p.u.，且直流电流降低后，即便叠加50Hz谐波分量也在换流阀等一次设备的承受能力范围内。直流电流最多下降0.25p.u.，下降幅度较小，电流变化较小，降低了因潮流转移造成的安全稳定风险，及安稳控制系统切机切负荷，因此，大大提高了直流输电系统，以及直流输电系统所在大电网运行的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中的直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法的流程图。
具体实施方式
为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法进行详细描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法包括：
步骤S1：检测直流输电系统的直流侧是否产生50Hz谐波分量，如果是，则进入步骤S2；如果否，则继续检测直至结果为是，进入步骤S2；
步骤S2：判断所检测到的50Hz谐波分量是否满足降电流段的判别式，且所检测到的50Hz谐波分量持续的时间是否满足3s，如果是，则进入步骤S3；如果否，则进入步骤S6；
步骤S3：所述降电流段出口，开出降低直流电流I的命令，且降低的变化量△I小于或者等于0.25p.u.；
步骤S4：判断经所述降电流段后的50Hz谐波分量是否满足动作段的判别式，且所检测到的50Hz谐波分量持续的时间是否满足5s，如果是，则进入步骤S5；如果否，则进入步骤S6；
步骤S5：所述动作段出口，开出闭锁命令，保护动作结束；
步骤S6：复归。
本发明所提供的直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法，在检测到直流侧产生50Hz谐波分量后，会选择性的对直流输电系统起到保护作用。首先，在直流侧检测是否有50Hz谐波分量产生，一旦检测到50Hz谐波分量，就判断50Hz谐波分量是否满足降电流段的判别式，也就是50Hz谐波分量是否大于一定值，如果满足，则说明所检测到50Hz谐波分量会对直流输电系统的稳定运行造成影响，如果不满足，则说明所检测到50Hz谐波分量不会对直流输电系统的稳定运行造成影响，复归，保护不动作出口；在50Hz谐波分量满足降电流段的判别式的同时，判断50Hz谐波分量持续是否高于定值3s，如果是，说明所检测的50Hz谐波分量在3s内并没有衰减下去，可能是故障所导致的50Hz谐波分量，则降电流段出口，50Hz谐波保护动作；如果否，则说明只是励磁涌流等现象，50Hz谐波分量在3s内已衰减下去了，则复位，50Hz谐波保护就不需要动作了，从而也防止了误动作现象的发生。
进而，降电流段出口，进入到降电流段这一阶段，在降电流段控制直流侧的直流电流I下降一定的值，以使直流输电系统中的换流阀等一次设备能够承受下降后的直流电流I，从而保护了换流阀等一次设备。
接着，再对经降电流段后的直流侧的50Hz谐波分量进行判断，若50Hz谐波分量满足动作段的判别式，则说明经降电流段的50Hz谐波分量仍大于一定值，仍然会对直流输电系统的稳定运行造成影响，如果不满足，则说明经降电流段后的50Hz谐波分量小于一定值，故障消除，不会对直流输电系统的稳定运行造成影响，复归，保护不动作出口；在50Hz谐波分量满足动作段的判别式的同时，判断在步骤S1中所检测到的50Hz谐波分量持续的时间是否高于定值5s，如果是，说明所检测的50Hz谐波分量在5s内并没有衰减下去，是故障所导致的50Hz谐波分量，则动作段出口，50Hz谐波保护动作；如果否，则说明只是励磁涌流等现象，50Hz谐波分量在5s内已衰减下去了，则复位，50Hz谐波保护就不需要动作了，从而也防止了误动作现象的发生。
最后，进入动作段这一阶段，在动作段执行闭锁系统的命令，从而避免了更大的故障。
其中，在降电流段中，直流电流I下降的变化量在小于或者等于0.25p.u.，最大的变化量为0.25p.u.，对应的，下降后的最大的直流电流为0.75p.u.，0.75p.u.在换流阀等一次设备所能承受的范围内。综上所述，相比于现有的50Hz谐波保护方法，本发明提供的50Hz谐波保护的改进方法能够保护直流输电系统，同时，直流输电系统运行的稳定性有所提高，直流输电系统所在大电网的运行的稳定性也就有所提高。
较优的，这里进入降电流段前的延时判断为3s，相比于1s，在保证不发生事故的前提下，使励磁涌流现象中的二次谐波有足够的时间进行衰减。相应的，进入动作段前的延时判断为5s，相比于3s，在保证不发生事故的前提下，使励磁涌流现象中的二次谐波有足够的时间进行衰减。
在直流输电系统的实际运行中，50Hz谐波分量可能会引起直流电流断续，为了避免这一现象的发生，采用的解决措施是使下降后的直流电流I不得低于0.2p.u.。因此步骤S3又可包括以下步骤：
步骤S31：判断直流侧的直流电流I是否大于或者等于0.45p.u.，如果是，则进入步骤S32；如果否，则进入步骤S33；
步骤S32：降电流段出口，开出降低直流电流I的命令，且降低的变化量△I为0.25p.u.；
步骤S33：降电流段出口，开出降低所述直流电流I的命令，且降低的变化量ΔI为I-0.2p.u.。
在这一方案中，任一个属于大于或者等于0.45p.u.范围内的直流电流I，在下降0.25p.u.后，是一定满足不低于0.2p.u.的要求的。为了保证小于0.45p.u.的直流电流I下降后的直流电流I不低于0.2p.u.，对应的直流电流I的变化量ΔI为I-0.2p.u.。
可选的，降电流段和动作段的判别式可为同一判别式：Id50Hz>Iset+kset×Id。
其中，Id50Hz表示直流50Hz谐波分量，可选择阀厅极线电流或者直流场极线电流50Hz谐波分量；Iset表示门槛定值；kset表示比率系数定值；Id表示直流电流，可选择阀厅极线电流或者直流场极线电流。
50Hz谐波保护主要作为换相失败、触发系统、阀体故障等的后备保护，在本实施中，50Hz谐波保护过程需先经过降电流段，在降电流段尽快减小阀等设备承受的应力，以保护设备的安全，同时通过降电流来缓冲整个电网的受到的冲击；接着若故障仍然存在，再经过动作段，以在动作段闭锁系统，防止更大事故的发生。较佳的，50Hz谐波保护在进入降电流段之前，还可依次先进入告警段和切换段，其中，在告警段可发出警告指示，以警告直流侧出现50Hz谐波分量；切换段为降电流段做准备，以在进入降电流段之前切换系统，进一步的，切换段可与上述进入降电流段前的3s延时相互配合，在切换段切换系统后，可在3s内有足够的时间做好操作控制的准备；也因此不难想到，进入动作段前的5s延时也是为了有足够的时间做好操作控制的准备。
本实施提供的直流输电系统的50Hz谐波保护的改进方法，能够对直流输电系统中的设备进行保护，以避免电流过大对设备造成冲击，从而损坏设备，而且充分考虑到设备的耐受能力，设定一定数值的电流变化量，以避免电流变化量太大而导致直流输电系统以及电网的稳控的不适应，同时，还有效防止了保护误动作现象的发生，降低了空投变压器产生的二次谐波对系统运行的影响，也就降低直流输电系统谐波停运的概率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。